常見(jiàn)的在Python中實(shí)現(xiàn)單例模式的三種方法
作者：吳文苑
單例模式是一種常用的軟件設(shè)計(jì)模式。在它的核心結(jié)構(gòu)中只包含一個(gè)被稱(chēng)為單例類(lèi)的特殊類(lèi)。通過(guò)單例模式可以保證系統(tǒng)中一個(gè)類(lèi)只有一個(gè)實(shí)例而且該實(shí)例易于外界訪問(wèn)，從而方便對(duì)實(shí)例個(gè)數(shù)的控制并節(jié)約系統(tǒng)資源。如果希望在系統(tǒng)中某個(gè)類(lèi)的對(duì)象只能存在一個(gè)，單例模式是最好的解決方案。
單例模式的要點(diǎn)有三個(gè)；一是某個(gè)類(lèi)只能有一個(gè)實(shí)例；二是它必須自行創(chuàng)建這個(gè)實(shí)例；三是它必須自行向整個(gè)系統(tǒng)提供這個(gè)實(shí)例。在Python中，單例模式有以下幾種實(shí)現(xiàn)方式。
方法一、實(shí)現(xiàn)__new__方法，然后將類(lèi)的一個(gè)實(shí)例綁定到類(lèi)變量_instance上；如果cls._instance為None，則說(shuō)明該類(lèi)還沒(méi)有被實(shí)例化過(guò)，new一個(gè)該類(lèi)的實(shí)例，并返回；如果cls._instance不為None，直接返回_instance，代碼如下：
class Singleton(object):
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()
#one和two完全相同,可以用id(), ==, is檢測(cè)
print id(one) # 29097904
print id(two) # 29097904
print one == two # True
print one is two # True
方法二、本質(zhì)上是方法一的升級(jí)版，使用__metaclass__（元類(lèi)）的高級(jí)python用法，具體代碼如下：
class Singleton2(type):
def __init__(cls, name, bases, dict):
super(Singleton2, cls).__init__(name, bases, dict)
cls._instance = None
def __call__(cls, *args, **kwargs):
if cls._instance is None:
cls._instance = super(Singleton2, cls).__call__(*args, **kwargs)
return cls._instance
class MyClass2(object):
__metaclass__ = Singleton2
a = 1
one = MyClass2()
two = MyClass2()
print id(one) # 31495472
print id(two) # 31495472
print one == two # True
print one is two # True
方法三、使用Python的裝飾器(decorator)實(shí)現(xiàn)單例模式，這是一種更Pythonic的方法；單利類(lèi)本身的代碼不是單例的，通裝飾器使其單例化，代碼如下：
def singleton(cls, *args, **kwargs):
instances = {}
def _singleton():
if cls not in instances:
instances[cls] = cls(*args, **kwargs)
return instances[cls]
return _singleton
@singleton
class MyClass3(object):
a = 1
one = MyClass3()
two = MyClass3()
print id(one) # 29660784
print id(two) # 29660784
print one == two # True
print one is two # True