Python设计模式：掌握单例模式的实现

翻滚的胖子
2023-05-25 15:25:05
后端技术
PHP Python

单例模式是一种常用的设计模式，它保证一个类只有一个实例，并且提供一个访问该实例的全局访问点。

1. 单例模式的定义

单例模式是一种创建型模式，它保证一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。单例模式的核心在于控制类的实例数量，确保只有一个实例被创建并且全局可访问。

2. 单例模式的适用场景

单例模式适用于以下场景：

需要频繁创建对象的场景，但是创建的对象又需要保证只有一个实例。
需要通过某个类来获取一个唯一的实例，从而对该实例进行操作。

3. Python中的单例模式实现方式

Python中实现单例模式的方式有多种，这里介绍两种比较常用的方式。

3.1 基于new方法的单例模式实现方式

class Singleton(object):
    def __new__(cls):
        if not hasattr(cls, 'instance'):
            cls.instance = super(Singleton, cls).__new__(cls)
        return cls.instance

s1 = Singleton()
s2 = Singleton()
print(s1 == s2) # True

在这种实现方式中，我们通过重写类的__new__方法来实现单例模式。在__new__方法中，我们首先判断该类是否已经创建了实例，如果没有则调用父类的__new__方法创建实例，然后将该实例赋值给类的instance属性，这样下次再创建该类的实例时，就会直接返回该属性值，从而实现单例模式。

3.2 基于装饰器的单例模式实现方式

def singleton(cls):
    instances = {}
    def get_instance(*args, **kwargs):
        if cls not in instances:
            instances[cls] = cls(*args, **kwargs)
        return instances[cls]
    return get_instance

@singleton
class MyClass(object):
    pass

m1 = MyClass()
m2 = MyClass()
print(m1 == m2) # True

在这种实现方式中，我们通过定义一个装饰器函数来实现单例模式。在该装饰器函数中，我们定义了一个内部函数get_instance来获取实例，并使用一个字典来保存不同类的实例。在调用装饰器函数时，我们将需要实现单例模式的类作为参数传入，然后返回get_instance函数的引用，从而将该类转换为单例模式。

4. 单例模式的代码案例

# 基于__new__方法的单例模式实现方式
class Singleton(object):
    def __new__(cls):
        if not hasattr(cls, 'instance'):
            cls.instance = super(Singleton, cls).__new__(cls)
        return cls.instance

s1 = Singleton()
s2 = Singleton()
print(s1 == s2) # True


# 基于装饰器的单例模式实现方式
def singleton(cls):
    instances = {}
    def get_instance(*args, **kwargs):
        if cls not in instances:
            instances[cls] = cls(*args, **kwargs)
        return instances[cls]
    return get_instance

@singleton
class MyClass(object):
    pass

m1 = MyClass()
m2 = MyClass()
print(m1 == m2) # True

通过上面的代码案例，我们可以看到两种不同的单例模式实现方式，并且在使用时都可以保证只有一个实例被创建，这样可以避免多次创建对象导致的资源浪费。

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