5種Python單例模式的實(shí)現(xiàn)方式
投稿：lijiao
本文為大家分享了Python創(chuàng)建單例模式的5種常用方法，供大家參考，具體內(nèi)容如下
所謂單例，是指一個類的實(shí)例從始至終只能被創(chuàng)建一次。
方法1：
如果想使得某個類從始至終最多只有一個實(shí)例，使用__new__方法會很簡單。Python中類是通過__new__來創(chuàng)建實(shí)例的：
class Singleton(object):
def __new__(cls,*args,**kwargs):
if not hasattr(cls,'_inst'):
cls._inst=super(Singleton,cls).__new__(cls,*args,**kwargs)
return cls._inst
if __name__=='__main__':
class A(Singleton):
def __init__(self,s):
self.s=s
a=A('apple')
b=A('banana')
print id(a),a.s
print id(b),b.s
結(jié)果：
29922256 banana
29922256 banana
通過__new__方法，將類的實(shí)例在創(chuàng)建的時候綁定到類屬性_inst上。如果cls._inst為None，說明類還未實(shí)例化，實(shí)例化并將實(shí)例綁定到cls._inst，以后每次實(shí)例化的時候都返回第一次實(shí)例化創(chuàng)建的實(shí)例。注意從Singleton派生子類的時候，不要重載__new__。
方法2：
有時候我們并不關(guān)心生成的實(shí)例是否具有同一id，而只關(guān)心其狀態(tài)和行為方式。我們可以允許許多個實(shí)例被創(chuàng)建，但所有的實(shí)例都共享狀態(tài)和行為方式：
class Borg(object):
_shared_state={}
def __new__(cls,*args,**kwargs):
obj=super(Borg,cls).__new__(cls,*args,**kwargs)
obj.__dict__=cls._shared_state
return obj
將所有實(shí)例的__dict__指向同一個字典，這樣實(shí)例就共享相同的方法和屬性。對任何實(shí)例的名字屬性的設(shè)置，無論是在__init__中修改還是直接修改，所有的實(shí)例都會受到影響。不過實(shí)例的id是不同的。要保證類實(shí)例能共享屬性，但不和子類共享，注意使用cls._shared_state,而不是Borg._shared_state。
因?yàn)閷?shí)例是不同的id，所以每個實(shí)例都可以做字典的key：
if __name__=='__main__':
class Example(Borg):
pass
a=Example()
b=Example()
c=Example()
adict={}
j=0
for i in a,b,c:
adict[i]=j
j+=1
for i in a,b,c:
print adict[i]
結(jié)果：
0
1
2
如果這種行為不是你想要的，可以為Borg類添加__eq__和__hash__方法，使其更接近于單例模式的行為：
class Borg(object):
_shared_state={}
def __new__(cls,*args,**kwargs):
obj=super(Borg,cls).__new__(cls,*args,**kwargs)
obj.__dict__=cls._shared_state
return obj
def __hash__(self):
return 1
def __eq__(self,other):
try:
return self.__dict__ is other.__dict__
except:
return False
if __name__=='__main__':
class Example(Borg):
pass
a=Example()
b=Example()
c=Example()
adict={}
j=0
for i in a,b,c:
adict[i]=j
j+=1
for i in a,b,c:
print adict[i]
結(jié)果：
2
2
2
所有的實(shí)例都能當(dāng)一個key使用了。
方法3
當(dāng)你編寫一個類的時候，某種機(jī)制會使用類名字，基類元組，類字典來創(chuàng)建一個類對象。新型類中這種機(jī)制默認(rèn)為type，而且這種機(jī)制是可編程的，稱為元類__metaclass__ 。
class Singleton(type):
def __init__(self,name,bases,class_dict):
super(Singleton,self).__init__(name,bases,class_dict)
self._instance=None
def __call__(self,*args,**kwargs):
if self._instance is None:
self._instance=super(Singleton,self).__call__(*args,**kwargs)
return self._instance
if __name__=='__main__':
class A(object):
__metaclass__=Singleton
a=A()
b=A()
print id(a),id(b)
結(jié)果：
34248016 34248016
id是相同的。
例子中我們構(gòu)造了一個Singleton元類，并使用__call__方法使其能夠模擬函數(shù)的行為。構(gòu)造類A時，將其元類設(shè)為Singleton，那么創(chuàng)建類對象A時，行為發(fā)生如下：
A=Singleton(name,bases,class_dict),A其實(shí)為Singleton類的一個實(shí)例。
創(chuàng)建A的實(shí)例時，A()=Singleton(name,bases,class_dict)()=Singleton(name,bases,class_dict).__call__()，這樣就將A的所有實(shí)例都指向了A的屬性_instance上，這種方法與方法1其實(shí)是相同的。
方法4
python中的模塊module在程序中只被加載一次，本身就是單例的。可以直接寫一個模塊，將你需要的方法和屬性，寫在模塊中當(dāng)做函數(shù)和模塊作用域的全局變量即可，根本不需要寫類。
而且還有一些綜合模塊和類的優(yōu)點(diǎn)的方法：
class _singleton(object):
class ConstError(TypeError):
pass
def __setattr__(self,name,value):
if name in self.__dict__:
raise self.ConstError
self.__dict__[name]=value
def __delattr__(self,name):
if name in self.__dict__:
raise self.ConstError
raise NameError
import sys
sys.modules[__name__]=_singleton()
python并不會對sys.modules進(jìn)行檢查以確保他們是模塊對象，我們利用這一點(diǎn)將模塊綁定向一個類對象，而且以后都會綁定向同一個對象了。
將代碼存放在single.py中：
>>> import single >>> single.a=1 >>> single.a=2
ConstError
>>> del single.a
ConstError
方法5：
最簡單的方法：
class singleton(object): pass singleton=singleton()
將名字singleton綁定到實(shí)例上，singleton就是它自己類的唯一對象了。
以上就是Python單例模式的實(shí)現(xiàn)方式詳細(xì)介紹，希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助。