python 单例模式的四种实现方法及注意事项

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一、模块单例

Python 的模块就是天然的单例模式，因为模块在第一次导入时，会生成 .pyc 文件，当第二次导入时，就会直接加载 .pyc 文件，而不会再次执行模块代码。

#foo1.py

class Singleton(object):

    def foo(self):

        pass

singleton = Singleton()

#foo.py

from foo1 import singleton

直接在其他文件中导入此文件中的对象，这个对象即是单例模式的对象

二、静态变量方法

先执行了类的__new__方法（我们没写时，默认调用object.__new__），实例化对象；然后再执行类的__init__方法，对这个对象进行初始化，所有我们可以基于这个，实现单例模式。

class Singleton(object):

    def __new__(cls,a):

        if not hasattr(cls, '_instance'):

            cls._instance = object.__new__(cls)

        return cls._instance

    def __init__(self,a):

        self.a = a

    def aa(self):

        print(self.a)

a = Singleton("a")

变种：利用类的静态方法或者类方法，实现对函数初始化的控制。该方法需要手动调用静态方法实现实例。本质上是手动版的__new__方法。

class Singleton:

    @staticmethod

    def instance1(*args, **kwargs):

        if not hasattr(Singleton, "_instance"):

            Singleton._instance = Singleton(*args, **kwargs)

        return Singleton._instance

　　

    @classmethod

    def instance2(cls,*args, **kwargs):

        if not hasattr(cls, "_instance"):

            Singleton._instance = Singleton(*args, **kwargs)

        return Singleton._instance

a = Singleton.instance1()

b = Singleton.instance2()

print(a == b)

手动版静态版

三、元类方法

此方法是在__new__方法的更上层对实例化过程进行控制。

原理：执行元类的元类的__new__方法和__init__方法用来实例化类对象，__call__ 方法用来对实例化的对象的实例即类的对象进行控制。__call__方法会调用实例类的 __new__方法，用于创建对象。返回对象给__call__方法，然后调用类对象的 __init__方法，用于对对象初始化。

class Singleton1(type):

    def __init__(self, *args, **kwargs):

        self.__instance = None

        super(Singleton1,self).__init__(*args, **kwargs)

    def __call__(self, *args, **kwargs):

        if self.__instance is None:

            self.__instance = super(Singleton1,self).__call__(*args, **kwargs)

        return self.__instance

class Singleton2(type):

    _inst = {}

    def __call__(cls, *args, **kwargs):

        print(cls)

        if cls not in cls._inst:

            cls._inst[cls] = super(Singleton2, cls).__call__(*args)

        return cls._inst[cls]

class C(metaclass=Singleton1):

    pass

四、装饰器

原理：装饰器用来控制类调用__call__方法。

def singleton(cls, *args, **kw):

    instance = {}

    def _singleton(args):

        if cls not in instance:

            instance[cls] = cls(*args, **kw)

        return instance[cls]

    return _singleton

@singleton

class A:

    pass