單例模式是一個軟件的設(shè)計模式，為了保證一個類，無論調(diào)用多少次產(chǎn)生的實例對象，都是指向同一個內(nèi)存地址，僅僅只有一個實例(只有一個對象)。

實現(xiàn)單例模式的手段有很多種，但總的原則是保證一個類只要實例化一個對象，下一次再實例的時候就直接返回這個對象，不再做實例化的操作。所以這里面的關(guān)鍵一點就是，如何判斷這個類是否實例化過一個對象。

這里介紹兩類方式：

一類是通過模塊導(dǎo)入的方式;

一類是通過魔法方法判斷的方式;

#基本原理：

-第一類通過模塊導(dǎo)入的方式，借用了模塊導(dǎo)入時的底層原理實現(xiàn)。

-當(dāng)一個模塊(py文件)被導(dǎo)入時，首先會執(zhí)行這個模塊的代碼，然后將這個模塊的名稱空間加載到內(nèi)存。

-當(dāng)這個模塊第二次再被導(dǎo)入時，不會再執(zhí)行該文件，而是直接在內(nèi)存中找。

-于是，如果第一次導(dǎo)入模塊，執(zhí)行文件源代碼時實例化了一個類，那再次導(dǎo)入的時候，就不會再實例化。

-第二類主要是基于類和元類實現(xiàn)，在'對象'的魔法方法中判斷是否已經(jīng)實例化過一個對象

-這類方式，根據(jù)實現(xiàn)的手法不同，又分為不同的方法，如：

-通過類的綁定方法;通過元類;通過類下的__new__;通過裝飾器(函數(shù)裝飾器，類裝飾器)實現(xiàn)等。

下面分別介紹這幾種不同的實現(xiàn)方式，僅供參考實現(xiàn)思路，不做具體需求。

通過模塊導(dǎo)入

#cls_singleton.py

classFoo(object):

pass

instance=Foo()

#test.py

importcls_singleton

obj1=cls_singleton.instance

obj2=cls_singleton.instance

print(obj1isobj2)

#原理：模塊第二次導(dǎo)入從內(nèi)存找的機制

通過類的綁定方法

classStudent:

_instance=None#記錄實例化對象

def__init__(self,name,age):

self.name=name

self.age=age

@classmethod

defget_singleton(cls,*args,**kwargs):

ifnotcls._instance:

cls._instance=cls(*args,**kwargs)

returncls._instance

stu1=Student.get_singleton('jack',18)

stu2=Student.get_singleton('jack',18)

print(stu1isstu2)

print(stu1.__dict__,stu2.__dict__)

#原理：類的綁定方法是第二種實例化對象的方式，

#第一次實例化的對象保存成類的數(shù)據(jù)屬性_instance，

#第二次再實例化時，在get_singleton中判斷已經(jīng)有了實例對象，直接返回類的數(shù)據(jù)屬性_instance

通過魔法方法__new__

classStudent:

_instance=None

def__init__(self,name,age):

self.name=name

self.age=age

def__new__(cls,*args,**kwargs):

#ifcls._instance:

#returncls._instance#有實例則直接返回

#else:

#cls._instance=super().__new__(cls)#沒有實例則new一個并保存

#returncls._instance#這個返回是給是給init，再實例化一次，也沒有關(guān)系

ifnotcls._instance:#這是簡化的寫法，上面注釋的寫法更容易提現(xiàn)判斷思路

cls._instance=super().__new__(cls)

returncls._instance

stu1=Student('jack',18)

stu2=Student('jack',18)

print(stu1isstu2)

print(stu1.__dict__,stu2.__dict__)

#原理：和方法2類似，將判斷的實現(xiàn)方式，從類的綁定方法中轉(zhuǎn)移到類的__new__中

#歸根結(jié)底都是判斷類有沒有實例，有則直接返回，無則實例化并保存到_instance中。

通過元類

classMymeta(type):

def__init__(cls,name,bases,dic):

super().__init__(name,bases,dic)

cls._instance=None#將記錄類的實例對象的數(shù)據(jù)屬性放在元類中自動定義了

def__call__(cls,*args,**kwargs):#此call會在類被調(diào)用(即實例化時觸發(fā))

ifcls._instance:#判斷類有沒有實例化對象

returncls._instance

else:#沒有實例化對象時，控制類造空對象并初始化

obj=cls.__new__(cls,*args,**kwargs)

obj.__init__(*args,**kwargs)

cls._instance=obj#保存對象，下一次再實例化可以直接返回而不用再造對象

returnobj

classStudent(metaclass=Mymeta):

def__init__(self,name,age):

self.name=name

self.age=age

stu1=Student('jack',18)

stu2=Student('jack',18)

print(stu1isstu2)

print(stu1.__dict__,stu2.__dict__)

#原理：類定義時會調(diào)用元類下的__init__，類調(diào)用(實例化對象)時會觸發(fā)元類下的__call__方法

#類定義時，給類新增一個空的數(shù)據(jù)屬性，

#第一次實例化時，實例化之后就將這個對象賦值給類的數(shù)據(jù)屬性;第二次再實例化時，直接返回類的這個數(shù)據(jù)屬性

#和方式3的不同之處1：類的這個數(shù)據(jù)屬性是放在元類中自動定義的，而不是在類中顯示的定義的。

#和方式3的不同之處2：類調(diào)用時觸發(fā)元類__call__方法判斷是否有實例化對象，而不是在類的綁定方法中判斷

函數(shù)裝飾器

defsingleton(cls):

_instance_dict={}#采用字典，可以裝飾多個類，控制多個類實現(xiàn)單例模式

definner(*args,**kwargs):

ifclsnotin_instance_dict:

_instance_dict[cls]=cls(*args,**kwargs)

return_instance_dict.get(cls)

returninner

@singleton

classStudent:

def__init__(self,name,age):

self.name=name

self.age=age

#def__new__(cls,*args,**kwargs):#將方法3的這部分代碼搬到了函數(shù)裝飾器中

#ifnotcls._instance:

#cls._instance=super().__new__(cls)

#returncls._instan

stu1=Student('jack',18)

stu2=Student('jack',18)

print(stu1isstu2)

print(stu1.__dict__,stu2.__dict__)

類裝飾器

classSingleTon:

_instance_dict={}

def__init__(self,cls_name):

self.cls_name=cls_name

def__call__(self,*args,**kwargs):

ifself.cls_namenotinSingleTon._instance_dict:

SingleTon._instance_dict[self.cls_name]=self.cls_name(*args,**kwargs)

returnSingleTon._instance_dict.get(self.cls_name)

@SingleTon#這個語法糖相當(dāng)于Student=SingleTon(Student),即Student是SingleTon的實例對象

classStudent:

def__init__(self,name,age):

self.name=name

self.age=age

stu1=Student('jack',18)

stu2=Student('jack',18)

print(stu1isstu2)

print(stu1.__dict__,stu2.__dict__)

#原理：在函數(shù)裝飾器的思路上，將裝飾器封裝成類。

#程序執(zhí)行到與語法糖時，會實例化一個Student對象，這個對象是SingleTon的對象。

#后面使用的Student本質(zhì)上使用的是SingleTon的對象。

#所以使用Student('jack',18)來實例化對象，其實是在調(diào)用SingleTon的對象，會觸發(fā)其__call__的執(zhí)行

#所以就在__call__中，判斷Student類有沒有實例對象了。

以上內(nèi)容為大家介紹了Python的6種方式實現(xiàn)單例模式，希望對大家有所幫助，如果想要了解更多Python相關(guān)知識，請關(guān)注IT培訓(xùn)機構(gòu):千鋒教育。http://gzshyw.cn/