# 基本原理：
- 第一類通過模塊導入的方式，借用了模塊導入時的底層原理實現(xiàn)。
- 當一個模塊（py文件）被導入時，首先會執(zhí)行這個模塊的代碼，然后將這個模塊的名稱空間加載到內存。
- 當這個模塊第二次再被導入時，不會再執(zhí)行該文件，而是直接在內存中找。
- 于是，如果第一次導入模塊，執(zhí)行文件源代碼時實例化了一個類，那再次導入的時候，就不會再實例化。

- 第二類主要是基于類和元類實現(xiàn)，在'對象'的魔法方法中判斷是否已經實例化過一個對象
- 這類方式，根據實現(xiàn)的手法不同，又分為不同的方法，如：
- 通過類的綁定方法；通過元類；通過類下的__new__；通過裝飾器（函數(shù)裝飾器，類裝飾器）實現(xiàn)等。

# cls_singleton.py
class Foo(object):
  pass

instance = Foo()

# test.py
import cls_singleton

obj1 = cls_singleton.instance
obj2 = cls_singleton.instance
print(obj1 is obj2)

# 原理：模塊第二次導入從內存找的機制

class Student:
  _instance = None	# 記錄實例化對象

  def __init__(self, name, age):
    self.name = name
    self.age = age

  @classmethod
  def get_singleton(cls, *args, **kwargs):
    if not cls._instance:
      cls._instance = cls(*args, **kwargs)
    return cls._instance

stu1 = Student.get_singleton('jack', 18)
stu2 = Student.get_singleton('jack', 18)
print(stu1 is stu2)
print(stu1.__dict__, stu2.__dict__)

# 原理：類的綁定方法是第二種實例化對象的方式，
# 第一次實例化的對象保存成類的數(shù)據屬性 _instance，
# 第二次再實例化時，在get_singleton中判斷已經有了實例對象，直接返回類的數(shù)據屬性 _instance

class Student:

  _instance = None

  def __init__(self, name, age):
    self.name = name
    self.age = age

  def __new__(cls, *args, **kwargs):
    # if cls._instance:
    #   return cls._instance	        # 有實例則直接返回
    # else:
    #   cls._instance = super().__new__(cls)	# 沒有實例則new一個并保存
    #   return cls._instance	        # 這個返回是給是給init，再實例化一次，也沒有關系

    if not cls._instance:	            # 這是簡化的寫法，上面注釋的寫法更容易提現(xiàn)判斷思路
      cls._instance = super().__new__(cls)
    return cls._instance


stu1 = Student('jack', 18)
stu2 = Student('jack', 18)
print(stu1 is stu2)
print(stu1.__dict__, stu2.__dict__)

# 原理：和方法2類似，將判斷的實現(xiàn)方式，從類的綁定方法中轉移到類的__new__中
# 歸根結底都是 判斷類有沒有實例，有則直接返回，無則實例化并保存到_instance中。

class Mymeta(type):

  def __init__(cls, name, bases, dic):
    super().__init__(name, bases, dic)
    cls._instance = None		         # 將記錄類的實例對象的數(shù)據屬性放在元類中自動定義了

  def __call__(cls, *args, **kwargs):	         # 此call會在類被調用（即實例化時觸發(fā)）
    if cls._instance:				 # 判斷類有沒有實例化對象
      return cls._instance
    else:						 # 沒有實例化對象時，控制類造空對象并初始化
      obj = cls.__new__(cls, *args, **kwargs)
      obj.__init__(*args, **kwargs)
      cls._instance = obj			     # 保存對象，下一次再實例化可以直接返回而不用再造對象
      return obj


class Student(metaclass=Mymeta):
  def __init__(self, name, age):
    self.name = name
    self.age = age


stu1 = Student('jack', 18)
stu2 = Student('jack', 18)
print(stu1 is stu2)
print(stu1.__dict__, stu2.__dict__)

# 原理：類定義時會調用元類下的__init__，類調用(實例化對象)時會觸發(fā)元類下的__call__方法
# 類定義時，給類新增一個空的數(shù)據屬性，
# 第一次實例化時，實例化之后就將這個對象賦值給類的數(shù)據屬性；第二次再實例化時，直接返回類的這個數(shù)據屬性
# 和方式3的不同之處1：類的這個數(shù)據屬性是放在元類中自動定義的，而不是在類中顯示的定義的。
# 和方式3的不同之處2：類調用時觸發(fā)元類__call__方法判斷是否有實例化對象，而不是在類的綁定方法中判斷

def singleton(cls):
  _instance_dict = {}		         # 采用字典，可以裝飾多個類，控制多個類實現(xiàn)單例模式
 
  def inner(*args, **kwargs):
    if cls not in _instance_dict:
      _instance_dict[cls] = cls(*args, **kwargs)
    return _instance_dict.get(cls)
  return inner


@singleton
class Student:
  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
  #   if not cls._instance:
  #     cls._instance = super().__new__(cls)
  #   return cls._instan
  
stu1 = Student('jack', 18)
stu2 = Student('jack', 18)
print(stu1 is stu2)
print(stu1.__dict__, stu2.__dict__)

class SingleTon:
  _instance_dict = {}

  def __init__(self, cls_name):
    self.cls_name = cls_name

  def __call__(self, *args, **kwargs):
    if self.cls_name not in SingleTon._instance_dict:
      SingleTon._instance_dict[self.cls_name] = self.cls_name(*args, **kwargs)
    return SingleTon._instance_dict.get(self.cls_name)


@SingleTon		               # 這個語法糖相當于Student = SingleTon(Student),即Student是SingleTon的實例對象
class Student:
  def __init__(self, name, age):
    self.name = name
    self.age = age

stu1 = Student('jack', 18)
stu2 = Student('jack', 18)
print(stu1 is stu2)
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)行到與語法糖時，會實例化一個Student對象，這個對象是SingleTon的對象。
# 后面使用的Student本質上使用的是SingleTon的對象。
# 所以使用Student('jack', 18)來實例化對象，其實是在調用SingleTon的對象，會觸發(fā)其__call__的執(zhí)行
# 所以就在__call__中，判斷Student類有沒有實例對象了。

import threading


class Student:

  _instance = None				# 保存單例對象
  _lock = threading.RLock()		    # 鎖

  def __new__(cls, *args, **kwargs):
    
    if cls._instance:			# 如果已經有單例了就不再去搶鎖，避免IO等待
      return cls._instance
    
    with cls._lock:				# 使用with語法，方便搶鎖釋放鎖
      if not cls._instance:	
        cls._instance = super().__new__(cls, *args, **kwargs)
      return cls._instance