Python中的单例模式

在python中，我们可以用多种方法来实现单例模式：

　　- 使用模块

　　- 使用__new__

　　- 使用装饰器

　　- 使用元类（metaclass）

使用模块

　　其实，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。因此我们只需把相关的函数和数据定义在一个模块中，就可以获得一个单例对象了。

# mysingle.py
class MySingle:
　　def foo(self):
　　　　pass

sinleton = MySingle()

将上面的代码保存在文件mysingle.py中，然后这样使用：
from mysingle import sinleton
singleton.foo()

当我们实现单例时，为了保证线程安全需要在内部加入锁

import threading
class Singleton(object):
    _instance_lock = threading.Lock()

    def __init__(self):
        pass


    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if not hasattr(Singleton, "_instance"):
            with Singleton._instance_lock:
                if not hasattr(Singleton, "_instance"):
                    Singleton._instance = object.__new__(cls)  
        return Singleton._instance

使用__new__

为了使类只能出现一个实例，我们可以使用__new__来控制实例的创建过程，代码如下：

class Singleton(object):

    def __new__(cls):

        # 关键在于这，每一次实例化的时候，我们都只会返回这同一个instance对象

        if not hasattr(cls, 'instance'):

            cls.instance = super(Singleton, cls).__new__(cls)

        return cls.instance

 

obj1 = Singleton()

obj2 = Singleton()

 

obj1.attr1 = 'value1'

print obj1.attr1, obj2.attr1

print obj1 is obj2

 

输出结果：

value1  value1

使用装饰器：

我们知道，装饰器可以动态的修改一个类或函数的功能。这里，我们也可以使用装饰器来装饰某个类，使其只能生成一个实例：

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

@singleton
class MyClass:
    a = 1

c1 = MyClass()
c2 = MyClass()
print(c1 == c2) # True


在上面，我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，如果不存在，则会将 cls 作为 key，cls(*args, **kw) 作为 value 存到 instances 中，
否则，直接返回 instances[cls]。

使用metaclass（元类）

元类可以控制类的创建过程，它主要做三件事：

　　- 拦截类的创建

　　- 修改类的定义

　　- 返回修改后的类

使用元类实现单例模式：

class Singleton2(type):
    def __init__(self, *args, **kwargs):
        self.__instance = None
        super(Singleton2,self).__init__(*args, **kwargs)

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        if self.__instance is None:
            self.__instance = super(Singleton2,self).__call__(*args, **kwargs)
        return self.__instance


class Foo(metaclass=Singleton2):
    pass   #在代码执行到这里的时候，元类中的__new__方法和__init__方法其实已经被执行了，而不是在Foo实例化的
时候执行。且仅会执行一次。


foo1 = Foo()
foo2 = Foo()
print (Foo.__dict__)  #_Singleton__instance': <__main__.Foo object at 0x100c52f10> 存在一个私有属性来保存属性，而不会污染
Foo类（其实还是会污染，只是无法直接通过__instance属性访问）

print (foo1 is foo2)  # True