【Python笔记-设计模式】单例模式

一、说明

单例是一种创建型设计模式，能够保证一个类只有一个实例，并提供一个访问该实例的全局节点。

(一) 解决问题

维护共享资源（数据库或文件）的访问权限，避免多个实例覆盖同一变量，引发程序崩溃。

(二) 使用场景

数据库连接
文件操作
所有需要维护对象变量一致性的场景

二、结构

单例（Singleton）类声明了一个名为getInstance获取实例的静态方法来返回其所属类的一个相同实例。单例的构造函数必须对客户端（Client）代码隐藏。调用获取实例方法必须是获取单例对象的唯一方式。

三、伪代码

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-
__doc__ = """
单例模式
"""import threadingclass Singleton1:"""方法1, 实现__new__方法并在将一个类的实例绑定到类变量_instance上,如果cls._instance为None说明该类还没有实例化过,实例化该类,并返回如果cls._instance不为None,直接返回cls._instance"""_instance = None_lock = threading.Lock()def __new__(cls, *args, **kwargs):with cls._lock:if not cls._instance:cls._instance = super().__new__(cls)return cls._instanceclass Singleton2(type):"""方法2,实现metaclass,利用metaclass在实例化时已经创建好实例,从而实现单例模式,注意必须通过metaclass实现"""_instances = {}_lock = threading.Lock()def __call__(cls, *args, **kwargs):with cls._lock:if cls not in cls._instances:cls._instances[cls] = super().__call__(*args, **kwargs)return cls._instances[cls]def singleton(cls):"""方法3,使用装饰器"""_instance = None_lock = threading.Lock()def wrapper(*args, **kwargs):nonlocal _instancewith _lock:if _instance is None:_instance = cls(*args, **kwargs)return _instancereturn wrapperclass MyClass:a = 1class MyClass1(Singleton1):a = 1class MyClass2(metaclass=Singleton2):a = 1@singleton
class MyClass3:a = 1if __name__ == '__main__':"""非单例模式2 47872605281 4787260480方法1, 实现__new__方法2 47872603362 4787260336方法2, 实现metaclass3 47872601923 4787260192方法3, 使用装饰器4 47872601444 4787260144"""print("非单例模式")s1 = MyClass()s2 = MyClass()s1.a = 2print(s1.a, id(s1))print(s2.a, id(s2))print()print("方法1, __new__方法实现")s1_1 = MyClass1()s1_2 = MyClass1()s1_1.a = 2print(s1_1.a, id(s1_1))print(s1_2.a, id(s1_2))print()print("方法2, metaclass实现")s2_1 = MyClass2()s2_2 = MyClass2()s2_1.a = 3print(s2_1.a, id(s2_1))print(s2_2.a, id(s2_2))print()print("方法3, 使用装饰器")s3_1 = MyClass3()s3_2 = MyClass3()s3_1.a = 4print(s3_1.a, id(s3_1))print(s3_2.a, id(s3_2))