Python 中的单例模式

单例模式

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

比如，某个服务器程序的配置信息存放在一个文件中，客户端通过一个 AppConfig 的类来读取配置文件的信息。如果在程序运行期间，有很多地方都需要使用配置文件的内容，也就是说，很多地方都需要创建 AppConfig 对象的实例，这就导致系统中存在多个 AppConfig 的实例对象，而这样会严重浪费内存资源，尤其是在配置文件内容很多的情况下。事实上，类似 AppConfig 这样的类，我们希望在程序运行期间只存在一个实例对象。

在 Python 中，我们可以用多种方法来实现单例模式：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

# 方式1
class Singleton():
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if not hasattr(cls,'_instance'):
            orig = super(Singleton, cls)
            cls._instance = orig.__new__(cls,*args,**kwargs)
        return cls._instance


class MyClass(Singleton):
    a=1

one = MyClass()
two = MyClass()
two.a = 3
print(one.a)
print(id(one))
print(id(two))
print('-------------------------------')

#方式2
class Borg(object):
    _state = {}
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        ob = super(Borg, cls).__new__(cls, *args, **kwargs)
        ob.__dict__ = cls._state
        return ob
    def __hash__(self):
        return 1
    def __eq__(self, other):
        try:
            return self.__dict__ is other.__dict__
        except:
            return False

class MyClass2(Borg):
    a = 1

a = MyClass2()
b = MyClass2()
c = MyClass2()
# a.a = 11
# b.a = 12
# c.a = 13
# print(a.a, b.a, c.a)

adict = {}
j = 0
for i in a, b, c:
    adict[i] = j
    j += 1
for i in a, b, c:
    print(adict[i])

print('-------------------------------')

# 方式3 当你编写一个类的时候，某种机制会使用类名字，基类元组，类字典来创建一个类对象。新型类中这种机制默认为type，而且这种机制是可编程的，称为元类__metaclass__
class Singleton2(type):
    def __init__(self,name,bases,class_dict):
        super(Singleton2,self).__init__(name,bases,class_dict)
        self._instance=None
    def __call__(self, *args, **kwargs):
        if self._instance is None:
            self._instance= super(Singleton2, self).__call__(*args, **kwargs)
        return self._instance

class A(object):
    __metaclass__ = Singleton2
a = A()
b = A()
print(id(a), id(b))

print('-------------------------------')

# 方法4 python并不会对sys.modules进行检查以确保他们是模块对象，我们利用这一点将模块绑定向一个类对象，而且以后都会绑定向同一个对象了
class _singleton(object):
    class ConstError(TypeError):
        pass
    def __setattr__(self, key, value):
        if key in self.__dict__:
            raise self.ConstError
        self.__dict__[key]=value
    def __delattr__(self, item):
        if item in self.__dict__:
            raise self.ConstError
        raise NameError
import sys
sys.modules[__name__] = _singleton()