Python中的單例模式

在python中，我們可以用多種方法來實現單例模式：

　　- 使用模塊

　　- 使用__new__

　　- 使用裝飾器

　　- 使用元類（metaclass）

使用模塊

　　其實，python的模塊就是天然的單例模式，因為模塊在第一次導入時，會生成.pyc文件，當第二次導入時，就會直接加載.pyc文件，而不會再次執行模塊代碼。因此我們只需把相關的函數和數據定義在一個模塊中，就可以獲得一個單例對象了。

# mysingle.py
class MySingle:
　　def foo(self):
　　　　pass

sinleton = MySingle()

將上面的代碼保存在文件mysingle.py中，然后這樣使用：
from mysingle import sinleton
singleton.foo()

使用__new__

為了使類只能出現一個實例，我們可以使用__new__來控制實例的創建過程，代碼如下：

class Singleton(object):

    def __new__(cls):

        # 關鍵在於這，每一次實例化的時候，我們都只會返回這同一個instance對象

        if not hasattr(cls, 'instance'):

            cls.instance = super(Singleton, cls).__new__(cls)

        return cls.instance

 

obj1 = Singleton()

obj2 = Singleton()

 

obj1.attr1 = 'value1'

print obj1.attr1, obj2.attr1

print obj1 is obj2

 

輸出結果：

value1  value1

使用裝飾器：

我們知道，裝飾器可以動態的修改一個類或函數的功能。這里，我們也可以使用裝飾器來裝飾某個類，使其只能生成一個實例：

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

@singleton
class MyClass:
    a = 1

c1 = MyClass()
c2 = MyClass()
print(c1 == c2) # True


在上面，我們定義了一個裝飾器 singleton，它返回了一個內部函數 getinstance，
該函數會判斷某個類是否在字典 instances 中，如果不存在，則會將 cls 作為 key，cls(*args, **kw) 作為 value 存到 instances 中，
否則，直接返回 instances[cls]。

使用metaclass（元類）

元類可以控制類的創建過程，它主要做三件事：

　　- 攔截類的創建

　　- 修改類的定義

　　- 返回修改后的類

使用元類實現單例模式：

class Singleton2(type):
    def __init__(self, *args, **kwargs):
        self.__instance = None
        super(Singleton2,self).__init__(*args, **kwargs)

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        if self.__instance is None:
            self.__instance = super(Singleton2,self).__call__(*args, **kwargs)
        return self.__instance


class Foo(object):
    __metaclass__ = Singleton2 #在代碼執行到這里的時候，元類中的__new__方法和__init__方法其實已經被執行了，而不是在Foo實例化的時候執行。且僅會執行一次。


foo1 = Foo()
foo2 = Foo()
print (Foo.__dict__)  #_Singleton__instance': <__main__.Foo object at 0x100c52f10> 存在一個私有屬性來保存屬性，而不會污染Foo類（其實還是會污染，只是無法直接通過__instance屬性訪問）

print (foo1 is foo2)  # True