1.定義：確保一個類只有一個實例，而且自行實例化並向整個系統提供這個實例。
以上定義雖然只說了一句話，但是包含了以下三點：
- 某個類只能有一個實例
- 它必須創建這個實例
- 它必須自行向整個系統提供這個實例
2.類圖
3.單例模式類型
demo1:以下例子看樣子沒有什么毛病，但是類名本身也是可以實例化的，如obj3 = Foo()，這不符合單例模式的要求。
class Foo:
__instance = None
def __init__(self):
self.ip = '1.2.3.4'
self.port = 3360
self.pwd = '123456'
self.username = 'xxxx'
self.conn_list = [1,2,3,4,5,6,7,8]
@classmethod # 調用類的方法來創建一個單例
def get_connetion(cls):
if cls.__instance:
return cls.__instance
else:
cls.__instance = Foo()
return cls.__instance
obj1 = Foo.get_connetion()
print(obj1)
obj2 = Foo.get_connetion()
print(obj2)
demo2：以下同過__new__來創建一個單例
class Singleton(object):
__instance = None
def __init__(self):
pass
def __new__(cls, *args, **kwargs):
if not Singleton.__instance:
Singleton.__instance = object.__new__(cls,*args, **kwargs)
return Singleton.__instance
obj1 = Singleton()
obj2 = Singleton()
if obj1 == obj2:
print('兩個是一樣的')
else:
print('兩個不是一樣的')
4.應用場景
需要頻繁實例化然后銷毀的對象。
創建對象時耗時過多或者耗資源過多，但又經常用到的對象。
有狀態的工具類對象。
頻繁訪問數據庫或文件的對象。
生成全局惟一的序列號
訪問全局復用的惟一資源，如磁盤、總線等
單個對象占用的資源過多，如數據庫等
系統全局統一管理，如Windows下的Task Manager
網站計數器
5.單例優缺點
優點：
在內存中只有一個對象，節省內存空間。
避免頻繁的創建銷毀對象，可以提高性能。
可以全局訪問。
全局只有一個接入點，可以更好地進行數據同步控制，避免多重占用
缺點：
開銷
雖然數量很少，但如果每次對象請求引用時都要檢查是否存在類的實例，將仍然需要一些開銷。可以通過使用靜態初始化解決此問題。
可能的開發混淆
使用單例對象（尤其在類庫中定義的對象）時，開發人員必須記住自己不能使用
new關鍵字實例化對象。因為可能無法訪問庫源代碼，因此應用程序開發人員可能會意外發現自己無法直接實例化此類。
對象生存期
不能解決刪除單個對象的問題。在提供內存管理的語言中（例如基於.NET Framework的語言），只有單例類能夠導致實例被取消分配，因為它包含對該實例的私有引用。在某些語言中（如 C++），其他類可以刪除對象實例，但這樣會導致單例類中出現懸浮引用。
6.單例模式注意事項
只能使用單例類提供的方法得到單例對象，不要使用反射，否則將會實例化一個新對象。
不要做斷開單例類對象與類中靜態引用的危險操作。
多線程使用單例使用共享資源時，注意線程安全問題.
7.實例
Demo1:web界面簡單應用
#!/usr/bin/env python
#coding:utf-8
from wsgiref.simple_server import make_server
# ########### 單例類定義 ###########
class DbHelper(object):
__instance = None
def __init__(self):
self.hostname = '1.1.1.1'
self.port = 3306
self.password = 'pwd'
self.username = 'root'
@staticmethod
def singleton():
if DbHelper.__instance:
return DbHelper.__instance
else:
DbHelper.__instance = DbHelper()
return DbHelper.__instance
def fetch(self):
# 連接數據庫
# 拼接sql語句
# 操作
pass
def create(self):
# 連接數據庫
# 拼接sql語句
# 操作
pass
def remove(self):
# 連接數據庫
# 拼接sql語句
# 操作
pass
def modify(self):
# 連接數據庫
# 拼接sql語句
# 操作
pass
class Handler(object):
def index(self):
obj = DbHelper.singleton()
print id(single)
obj.create()
return 'index'
def news(self):
return 'news'
def RunServer(environ, start_response):
start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])
url = environ['PATH_INFO']
temp = url.split('/')[1]
obj = Handler()
is_exist = hasattr(obj, temp)
if is_exist:
func = getattr(obj, temp)
ret = func()
return ret
else:
return '404 not found'
if __name__ == '__main__':
httpd = make_server('', 8001, RunServer)
print "Serving HTTP on port 8001..."
httpd.serve_forever()
Demo2:某中央處理器（CPU）通過某種協議總線與一個信號燈相連，信號燈有64種顏色可以設置，中央處理器上運行着三個線程，都可以對這個信號燈進行控制，並且可以獨立設置該信號燈的顏色。抽象掉協議細節（用打印表示），如何實現線程對信號等的控制邏輯。
import threading
import time
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 Bus(Singleton): # 總線
lock = threading.RLock()
def sendData(self, data):
self.lock.acquire()
time.sleep(3)
print('Sending signal Data....', data) # 模擬使用總線
self.lock.release()
class Visit(threading.Thread):
my_bus = ''
name = ''
def getname(self):
return self.name
def setName(self, name):
self.name = name
def run(self):
self.my_bus = Bus()
self.my_bus.sendData(self.name)
if __name__ == '__main__':
for i in range(3):
print("Entity %s begin to run..." %i)
my_entity = Visit()
my_entity.setName("Entity_"+str(i))
my_entity.start()