python 单例模式的四种建立方式

单例模式

单例模式（Singleton Pattern）是一种经常使用的软件设计模式，该模式的主要目的是确保某一个类只有一个实例存在。当你但愿在整个系统中，某个类只能出现一个实例时，单例对象就能派上用场。

好比，某个服务器程序的配置信息存放在一个文件中，客户端经过一个 AppConfig 的类来读取配置文件的信息。若是在程序运行期间，有不少地方都须要使用配置文件的内容，也就是说，不少地方都须要建立 AppConfig 对象的实例，这就致使系统中存在多个 AppConfig 的实例对象，而这样会严重浪费内存资源，尤为是在配置文件内容不少的状况下。事实上，相似 AppConfig 这样的类，咱们但愿在程序运行期间只存在一个实例对象。

在 Python 中，咱们能够用多种方法来实现单例模式：

• 使用模块
• 使用 __new__
• 使用装饰器（decorator）
• 使用元类（metaclass）

使用模块

其实，Python 的模块就是自然的单例模式，由于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。所以，咱们只需把相关的函数和数据定义在一个模块中，就能够得到一个单例对象了。若是咱们真的想要一个单例类，能够考虑这样作：

 

将上面的代码保存在文件 mysingleton.py 中，而后这样使用：

使用 __new__

为了使类只能出现一个实例，咱们可使用 __new__ 来控制实例的建立过程，代码以下：

 

在上面的代码中，咱们将类的实例和一个类变量 _instance 关联起来，若是 cls._instance 为 None 则建立实例，不然直接返回 cls._instance。

执行状况以下：

 

使用装饰器

咱们知道，装饰器（decorator）能够动态地修改一个类或函数的功能。这里，咱们也可使用装饰器来装饰某个类，使其只能生成一个实例，代码以下：

 

在上面，咱们定义了一个装饰器 singleton，它返回了一个内部函数 getinstance，该函数会判断某个类是否在字典 instances 中，若是不存在，则会将 cls 做为 key，cls(*args, **kw) 做为 value 存到 instances 中，不然，直接返回 instances[cls]。

使用 metaclass

元类（metaclass）能够控制类的建立过程，它主要作三件事：

• 拦截类的建立
• 修改类的定义
• 返回修改后的类

使用元类实现单例模式的代码以下：

 

小结

• Python 的模块是自然的单例模式，这在大部分状况下应该是够用的，固然，咱们也可使用装饰器、元类等方法