單例模式是一個(gè)軟件的設(shè)計(jì)模式，為了保證一個(gè)類，無(wú)論調(diào)用多少次產(chǎn)生的實(shí)例對(duì)象，都是指向同一個(gè)內(nèi)存地址，僅僅只有一個(gè)實(shí)例(只有一個(gè)對(duì)象)。

實(shí)現(xiàn)單例模式的手段有很多種，但總的原則是保證一個(gè)類只要實(shí)例化一個(gè)對(duì)象，下一次再實(shí)例的時(shí)候就直接返回這個(gè)對(duì)象，不再做實(shí)例化的操作。所以這里面的關(guān)鍵一點(diǎn)就是，如何判斷這個(gè)類是否實(shí)例化過(guò)一個(gè)對(duì)象。

這里介紹兩類方式：

一類是通過(guò)模塊導(dǎo)入的方式;

一類是通過(guò)魔法方法判斷的方式;

#基本原理：

-第一類通過(guò)模塊導(dǎo)入的方式，借用了模塊導(dǎo)入時(shí)的底層原理實(shí)現(xiàn)。

-當(dāng)一個(gè)模塊(py文件)被導(dǎo)入時(shí)，首先會(huì)執(zhí)行這個(gè)模塊的代碼，然后將這個(gè)模塊的名稱空間加載到內(nèi)存。

-當(dāng)這個(gè)模塊第二次再被導(dǎo)入時(shí)，不會(huì)再執(zhí)行該文件，而是直接在內(nèi)存中找。

-于是，如果第一次導(dǎo)入模塊，執(zhí)行文件源代碼時(shí)實(shí)例化了一個(gè)類，那再次導(dǎo)入的時(shí)候，就不會(huì)再實(shí)例化。

-第二類主要是基于類和元類實(shí)現(xiàn)，在'對(duì)象'的魔法方法中判斷是否已經(jīng)實(shí)例化過(guò)一個(gè)對(duì)象

-這類方式，根據(jù)實(shí)現(xiàn)的手法不同，又分為不同的方法，如：

-通過(guò)類的綁定方法;通過(guò)元類;通過(guò)類下的__new__;通過(guò)裝飾器(函數(shù)裝飾器，類裝飾器)實(shí)現(xiàn)等。

下面分別介紹這幾種不同的實(shí)現(xiàn)方式，僅供參考實(shí)現(xiàn)思路，不做具體需求。

通過(guò)模塊導(dǎo)入

#cls_singleton.py

classFoo(object):

pass

instance=Foo()

#test.py

importcls_singleton

obj1=cls_singleton.instance

obj2=cls_singleton.instance

print(obj1isobj2)

#原理：模塊第二次導(dǎo)入從內(nèi)存找的機(jī)制

通過(guò)類的綁定方法

classStudent:

_instance=None#記錄實(shí)例化對(duì)象

def__init__(self,name,age):

self.name=name

self.age=age

@classmethod

defget_singleton(cls,*args,**kwargs):

ifnotcls._instance:

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

returncls._instance

stu1=Student.get_singleton('jack',18)

stu2=Student.get_singleton('jack',18)

print(stu1isstu2)

print(stu1.__dict__,stu2.__dict__)

#原理：類的綁定方法是第二種實(shí)例化對(duì)象的方式，

#第一次實(shí)例化的對(duì)象保存成類的數(shù)據(jù)屬性_instance，

#第二次再實(shí)例化時(shí)，在get_singleton中判斷已經(jīng)有了實(shí)例對(duì)象，直接返回類的數(shù)據(jù)屬性_instance

通過(guò)魔法方法__new__

classStudent:

_instance=None

def__init__(self,name,age):

self.name=name

self.age=age

def__new__(cls,*args,**kwargs):

#ifcls._instance:

#returncls._instance#有實(shí)例則直接返回

#else:

#cls._instance=super().__new__(cls)#沒(méi)有實(shí)例則new一個(gè)并保存

#returncls._instance#這個(gè)返回是給是給init，再實(shí)例化一次，也沒(méi)有關(guān)系

ifnotcls._instance:#這是簡(jiǎn)化的寫(xiě)法，上面注釋的寫(xiě)法更容易提現(xiàn)判斷思路

cls._instance=super().__new__(cls)

returncls._instance

stu1=Student('jack',18)

stu2=Student('jack',18)

print(stu1isstu2)

print(stu1.__dict__,stu2.__dict__)

#原理：和方法2類似，將判斷的實(shí)現(xiàn)方式，從類的綁定方法中轉(zhuǎn)移到類的__new__中

#歸根結(jié)底都是判斷類有沒(méi)有實(shí)例，有則直接返回，無(wú)則實(shí)例化并保存到_instance中。

通過(guò)元類

classMymeta(type):

def__init__(cls,name,bases,dic):

super().__init__(name,bases,dic)

cls._instance=None#將記錄類的實(shí)例對(duì)象的數(shù)據(jù)屬性放在元類中自動(dòng)定義了

def__call__(cls,*args,**kwargs):#此call會(huì)在類被調(diào)用(即實(shí)例化時(shí)觸發(fā))

ifcls._instance:#判斷類有沒(méi)有實(shí)例化對(duì)象

returncls._instance

else:#沒(méi)有實(shí)例化對(duì)象時(shí)，控制類造空對(duì)象并初始化

obj=cls.__new__(cls,*args,**kwargs)

obj.__init__(*args,**kwargs)

cls._instance=obj#保存對(duì)象，下一次再實(shí)例化可以直接返回而不用再造對(duì)象

returnobj

classStudent(metaclass=Mymeta):

def__init__(self,name,age):

self.name=name

self.age=age

stu1=Student('jack',18)

stu2=Student('jack',18)

print(stu1isstu2)

print(stu1.__dict__,stu2.__dict__)

#原理：類定義時(shí)會(huì)調(diào)用元類下的__init__，類調(diào)用(實(shí)例化對(duì)象)時(shí)會(huì)觸發(fā)元類下的__call__方法

#類定義時(shí)，給類新增一個(gè)空的數(shù)據(jù)屬性，

#第一次實(shí)例化時(shí)，實(shí)例化之后就將這個(gè)對(duì)象賦值給類的數(shù)據(jù)屬性;第二次再實(shí)例化時(shí)，直接返回類的這個(gè)數(shù)據(jù)屬性

#和方式3的不同之處1：類的這個(gè)數(shù)據(jù)屬性是放在元類中自動(dòng)定義的，而不是在類中顯示的定義的。

#和方式3的不同之處2：類調(diào)用時(shí)觸發(fā)元類__call__方法判斷是否有實(shí)例化對(duì)象，而不是在類的綁定方法中判斷

函數(shù)裝飾器

defsingleton(cls):

_instance_dict={}#采用字典，可以裝飾多個(gè)類，控制多個(gè)類實(shí)現(xiàn)單例模式

definner(*args,**kwargs):

ifclsnotin_instance_dict:

_instance_dict[cls]=cls(*args,**kwargs)

return_instance_dict.get(cls)

returninner

@singleton

classStudent:

def__init__(self,name,age):

self.name=name

self.age=age

#def__new__(cls,*args,**kwargs):#將方法3的這部分代碼搬到了函數(shù)裝飾器中

#ifnotcls._instance:

#cls._instance=super().__new__(cls)

#returncls._instan

stu1=Student('jack',18)

stu2=Student('jack',18)

print(stu1isstu2)

print(stu1.__dict__,stu2.__dict__)

類裝飾器

classSingleTon:

_instance_dict={}

def__init__(self,cls_name):

self.cls_name=cls_name

def__call__(self,*args,**kwargs):

ifself.cls_namenotinSingleTon._instance_dict:

SingleTon._instance_dict[self.cls_name]=self.cls_name(*args,**kwargs)

returnSingleTon._instance_dict.get(self.cls_name)

@SingleTon#這個(gè)語(yǔ)法糖相當(dāng)于Student=SingleTon(Student),即Student是SingleTon的實(shí)例對(duì)象

classStudent:

def__init__(self,name,age):

self.name=name

self.age=age

stu1=Student('jack',18)

stu2=Student('jack',18)

print(stu1isstu2)

print(stu1.__dict__,stu2.__dict__)

#原理：在函數(shù)裝飾器的思路上，將裝飾器封裝成類。

#程序執(zhí)行到與語(yǔ)法糖時(shí)，會(huì)實(shí)例化一個(gè)Student對(duì)象，這個(gè)對(duì)象是SingleTon的對(duì)象。

#后面使用的Student本質(zhì)上使用的是SingleTon的對(duì)象。

#所以使用Student('jack',18)來(lái)實(shí)例化對(duì)象，其實(shí)是在調(diào)用SingleTon的對(duì)象，會(huì)觸發(fā)其__call__的執(zhí)行

#所以就在__call__中，判斷Student類有沒(méi)有實(shí)例對(duì)象了。

以上內(nèi)容為大家介紹了Python的6種方式實(shí)現(xiàn)單例模式，希望對(duì)大家有所幫助，如果想要了解更多Python相關(guān)知識(shí)，請(qǐng)關(guān)注IT培訓(xùn)機(jī)構(gòu):千鋒教育。http://www.dietsnews.net/