Python 单例|极客教程

Python 单例

在软件开发中，单例模式是一种常见的设计模式，用于确保一个类只能创建一个实例。这在某些情况下非常有用，比如需要全局访问点或资源共享。

什么是单例模式

单例模式是一种创建型设计模式，它确保类只有一个实例，并提供全局访问点。这意味着当您尝试创建第二个实例时，应该返回同一个实例。

实现单例模式的方法

Python 中有多种方法可以实现单例模式，下面我们将介绍其中的一些常见方法。

使用模块

在 Python 中，模块是天然的单例，因为模块只会加载一次，之后的引用都将返回相同的实例。

# singleton_module.py
class Singleton:
    def __init__(self):
        print("Singleton instance created")

singleton_instance = Singleton()

# main.py
import singleton_module

# 创建实例
instance1 = singleton_module.singleton_instance

# 再次创建实例
instance2 = singleton_module.singleton_instance

# 判断两个实例是否相等
print(instance1 is instance2)

运行以上代码，输出为：

Singleton instance created
True

使用装饰器

使用装饰器可以将任意类转换为单例类。

def singleton(cls):
    instances = {}
    def get_instance(*args, **kwargs):
        if cls not in instances:
            instances[cls] = cls(*args, **kwargs)
        return instances[cls]
    return get_instance

@singleton
class Singleton:
    def __init__(self):
        print("Singleton instance created")

# main.py
from singleton_decorator import Singleton

# 创建实例
instance1 = Singleton()

# 再次创建实例
instance2 = Singleton()

# 判断两个实例是否相等
print(instance1 is instance2)

使用类方法

可以在类中定义一个类方法来返回实例。

class Singleton:
    _instance = None

    def __new__(cls):
        if not cls._instance:
            cls._instance = super().__new__(cls)
        return cls._instance

    def __init__(self):
        print("Singleton instance created")

# main.py
from singleton_classmethod import Singleton

# 创建实例
instance1 = Singleton()

# 再次创建实例
instance2 = Singleton()

# 判断两个实例是否相等
print(instance1 is instance2)

使用元类

元类是 Python 的一种高级特性，可以在类定义时动态修改类的行为。通过定义一个元类，可以在创建类时确保只创建一个实例。

class SingletonMeta(type):
    _instances = {}

    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        if cls not in cls._instances:
            cls._instances[cls] = super(SingletonMeta, cls).__call__(*args, **kwargs)
        return cls._instances[cls]

class Singleton(metaclass=SingletonMeta):
    def __init__(self):
        print("Singleton instance created")

# main.py
from singleton_metaclass import Singleton

# 创建实例
instance1 = Singleton()

# 再次创建实例
instance2 = Singleton()

# 判断两个实例是否相等
print(instance1 is instance2)

无论使用哪种方法，都可以实现单例模式并确保只有一个实例被创建。