单例模式
单例模式(Singleton Pattern)属于创建型模式,它提供了一种创建对象的最佳方式。这种模式涉及到一个单一的类,该类负责创建自己的对象,同时确保只有单个对象被创建,并提供一种访问其唯一对象的方式。
特点:
1.单例类只能有一个实例
2.单利类必须自己创建自己的唯一实例
3.单例类必须给其他对象提供这一实例
解决问题:
一个全局使用的类,频繁的创建于销毁。
使用场景:
需要控制实例数目,节省系统资源的时候。
创建方法:
判断单例类当前是否存在实例,如果有则返回这个实例,没有就创建
实际用法:
1.创建一个对象需要消耗过多的资源,比如I/O与数据库连接等
2.Web中的计数器,不用每次刷新都在数据库里加一次,先用单利缓存起来
3.线程池的设计一般也才有单例模式,方便线程控制
4.应用程序的日志应用,一般都何用单例模式实现,由于共享的日志文件一直处于打开状态,因为只能有一个实例去操作,否则内容不好追加。
代码实现:
1.使用模块
# 1.使用模块: """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。""" class Singleton(object): def foo(self): pass singleton = Singleton() # 将上面的代码保存在文件 mysingleton.py 中,要使用时,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 # from mysingleton import singleton
2.使用元类metaclass
# 2.使用元类metaclass """ 1.类由type创建,创建类时,type的__init__方法自动执行,类实例化,执行type的 __call__方法 2.对象由类创建,创建对象时,类的__init__方法自动执行,对象()执行类的 __call__ 方法 """ class Singleton(type): """ 在元类Singleton的__call__方法对类属性__instance进行判断,如果__instance为None, 说明类还未进行实例化,那么调用元类的父类(元类是type的子类)type的__call__方法, 同时赋值给 cls.__instance。如果 cls.__instance 不为None, 说明类已经进行过实例化,直接返回之前存储在类属性cls.__instance 中的类实例,即实现单例模式。 """ def __init__(cls, *args, **kwargs): cls.__instance = None super().__init__(*args, **kwargs) def __call__(cls, *args, **kwargs): if not cls.__instance: cls.__instance = super().__call__(*args, **kwargs) return cls.__instance class Foo(metaclass=Singleton): pass foo1 = Foo() foo2 = Foo() print(foo1 is foo2)
3.使用__new__方法
# 3.使用__new__方法 class Singleton(object): """当我们实例化一个对象时,是先执行了类的__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""" def __new__(cls, *args, **kwargs): if not hasattr(cls, '_instance'): # 关键在于每一次实例化,我们都返回这同一个_instance对象 cls._instance = super().__new__(cls) return cls._instance class Foo(Singleton): def __init__(self): pass foo1 = Foo() foo2 = Foo() print(foo2 is foo1)
4.使用装饰器
# 4.使用装饰器 def singleton(cls): instance = {} def get_singleton(*args, **kwargs): if cls not in instance: # 判断是否存在字典中 instance[cls] = cls(*args, **kwargs) # 这里相当于Foo() return instance[cls] return get_singleton @singleton class Foo: pass foo1 = Foo() foo2 = Foo() print(foo1 is foo2)