Python的四種單例模式實現(xiàn)方式

更新時間：2024年04月03日 09:46:08 作者：松柏

單例模式是一種設計模式,用于確保一個類只有一個實例,并提供全局訪問點以獲取該實例,這篇文章主要介紹了Python的四種單例模式實現(xiàn)方式,需要的朋友可以參考下

★ 單例模式基本介紹

單例模式是一種設計模式，用于確保一個類只有一個實例，并提供全局訪問點以獲取該實例。它是一種創(chuàng)建型模式，通常用于需要嚴格控制某個類的實例數(shù)量的情況。單例模式確保一個類在整個應用程序生命周期中只有一個實例，因此可以節(jié)省系統(tǒng)資源，同時提供了一個集中的訪問點，以便在需要時獲取該實例。

★ 實現(xiàn)單例的幾種方式：

模塊導入
添加裝飾器(類裝飾器和函數(shù)裝飾器)
重寫new方法
元類繼承

★ 方式一: 模塊導入

文件結構

單例
├───file1.py
├───file2.py
├───readme
├───單例實現(xiàn)1_模塊導入.py
└───模塊導入實現(xiàn)單例測試.py

單例實現(xiàn)1_模塊導入.py

"""
模塊導入實現(xiàn)單例模式步驟:
1. 在模塊中定義類
2. 實例化類并返回
3. 在其他文件中導入實例對象使用, 每個文件導入的對象實際是同一個
"""
class Singleton:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    def do_something(self):
        pass
singleton = Singleton('模塊單例')
# 在其他py文件中
# from my_singleton import singleton

file1.py

from 單例實現(xiàn)1_模塊導入 import singleton
print(singleton)

file2.py

from 單例實現(xiàn)1_模塊導入 import singleton
print(singleton)

模塊導入實現(xiàn)單例測試.py

import file1
import file2
print(file1.singleton is file2.singleton)

執(zhí)行結果

<單例實現(xiàn)1_模塊導入.Singleton object at 0x0000021B2B81F400>
<單例實現(xiàn)1_模塊導入.Singleton object at 0x0000021B2B81F400>
True

★ 方式二: 裝飾器

單例實現(xiàn)2_裝飾器.py

# -------------------函數(shù)裝飾器---------------------------
def Singleton1(cls):
    instance = {}
    def _singleton_wrapper(*args, **kargs):
        if cls not in instance:
            instance[cls] = cls(*args, **kargs)
        return instance[cls]
    return _singleton_wrapper
# -------------------類裝飾器---------------------------
class Singleton2:
    def __init__(self, cls):
        self.cls = cls
        self._instance = None
    def __call__(self, *args, **kwargs):
        if not self._instance:
            self._instance = self.cls(*args, **kwargs)
        return self._instance
# SingletonTest = Singleton1(SingletonTest) =_singleton_wrapper
# SingletonTest = Singleton2(SingletonTest) = Singleton2實例對象
@Singleton1
class SingletonTest(object):
    def __init__(self, name):
        print(">>> 初始化 <<<")
        self.name = name
s1 = SingletonTest('s1')
s2 = SingletonTest('s2')
print(s1, s2)
print(s1 is s2)

執(zhí)行結果

>>> 初始化 <<<
<__main__.SingletonTest object at 0x000001E6A2FF73D0> <__main__.SingletonTest object at 0x000001E6A2FF73D0>
True

★ 方式三: 重寫new方法

單例實現(xiàn)3_重寫new方法.py

class Singleton(object):
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if not hasattr(Singleton, "_instance"):
            Singleton._init_flag = True
            Singleton._instance = super().__new__(cls)
        return Singleton._instance
    def __init__(self, name):
        if not hasattr(Singleton, "_init"):
            Singleton._init = True
            print(">>> 初始化 <<<")
            self.name = name
s1 = Singleton('s1')
s2 = Singleton('s2')
print(s1, s2)
print(s1 is s2)

執(zhí)行結果

>>> 初始化 <<<
<__main__.Singleton object at 0x0000016663140760> <__main__.Singleton object at 0x0000016663140760>
True

★ 方式四: 元類繼承

單例實現(xiàn)4_元類繼承.py

class Singleton(type):
    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        if not hasattr(Singleton, "_instance"):
            # cls 是 Singleton 創(chuàng)建的類
            Singleton._instance = cls.__new__(cls, *args, **kwargs)
            cls.__init__(Singleton._instance, *args, **kwargs)
        return Singleton._instance
class SingletonTest(metaclass=Singleton):
    pass
class A(SingletonTest):
    def __init__(self, name):
        print(">>> 初始化 <<<")
        self.name = name
s1 = A('s1')
s2 = A('s2')
print(s1, s2)
print(s1 is s2)