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Python的四种单例模式实现方式

2024-04-02 19:27 由 CSMrDong 发表于 #后端开发

★ 单例模式基本介绍

单例模式是一种设计模式，用于确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点以获取该实例。它是一种创建型模式，通常用于需要严格控制某个类的实例数量的情况。单例模式确保一个类在整个应用程序生命周期中只有一个实例，因此可以节省系统资源，同时提供了一个集中的访问点，以便在需要时获取该实例。

★ 实现单例的几种方式：

  • 模块导入
  • 添加装饰器(类装饰器和函数装饰器)
  • 重写new方法
  • 元类继承

★ 方式一: 模块导入

  • 文件结构
    单例
├───file1.py
├───file2.py
├───readme
├───单例实现1_模块导入.py
└───模块导入实现单例测试.py
  • 单例实现1_模块导入.py
    """
模块导入实现单例模式步骤:
1. 在模块中定义类
2. 实例化类并返回
3. 在其他文件中导入实例对象使用, 每个文件导入的对象实际是同一个
"""


class Singleton:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def do_something(self):
        pass


singleton = Singleton('模块单例')

# 在其他py文件中
# from my_singleton import singleton
  • file1.py
    from 单例实现1_模块导入 import singleton

print(singleton)
  • file2.py
    from 单例实现1_模块导入 import singleton

print(singleton)
  • 模块导入实现单例测试.py
    import file1
import file2

print(file1.singleton is file2.singleton)
  • 执行结果
    <单例实现1_模块导入.Singleton object at 0x0000021B2B81F400>
<单例实现1_模块导入.Singleton object at 0x0000021B2B81F400>
True

★ 方式二: 装饰器

  • 单例实现2_装饰器.py
    # -------------------函数装饰器---------------------------
def Singleton1(cls):
    instance = {}

    def _singleton_wrapper(*args, **kargs):
        if cls not in instance:
            instance[cls] = cls(*args, **kargs)
        return instance[cls]

    return _singleton_wrapper


# -------------------类装饰器---------------------------
class Singleton2:

    def __init__(self, cls):
        self.cls = cls
        self._instance = None

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        if not self._instance:
            self._instance = self.cls(*args, **kwargs)
        return self._instance


# SingletonTest = Singleton1(SingletonTest) =_singleton_wrapper
# SingletonTest = Singleton2(SingletonTest) = Singleton2实例对象
@Singleton1
class SingletonTest(object):
    def __init__(self, name):
        print(">>> 初始化 <<<")
        self.name = name


s1 = SingletonTest('s1')
s2 = SingletonTest('s2')
print(s1, s2)
print(s1 is s2)
  • 执行结果
    >>> 初始化 <<<
<__main__.SingletonTest object at 0x000001E6A2FF73D0> <__main__.SingletonTest object at 0x000001E6A2FF73D0>
True

★ 方式三: 重写new方法

  • 单例实现3_重写new方法.py
    class Singleton(object):

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if not hasattr(Singleton, "_instance"):
            Singleton._init_flag = True
            Singleton._instance = super().__new__(cls)
        return Singleton._instance

    def __init__(self, name):
        if not hasattr(Singleton, "_init"):
            Singleton._init = True
            print(">>> 初始化 <<<")
            self.name = name


s1 = Singleton('s1')
s2 = Singleton('s2')
print(s1, s2)
print(s1 is s2)
  • 执行结果
    >>> 初始化 <<<
<__main__.Singleton object at 0x0000016663140760> <__main__.Singleton object at 0x0000016663140760>
True

★ 方式四: 元类继承

  • 单例实现4_元类继承.py
    class Singleton(type):

    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        if not hasattr(Singleton, "_instance"):
            # cls 是 Singleton 创建的类
            Singleton._instance = cls.__new__(cls, *args, **kwargs)
            cls.__init__(Singleton._instance, *args, **kwargs)
        return Singleton._instance


class SingletonTest(metaclass=Singleton):
    pass


class A(SingletonTest):
    def __init__(self, name):
        print(">>> 初始化 <<<")
        self.name = name


s1 = A('s1')
s2 = A('s2')
print(s1, s2)
print(s1 is s2)
  • 执行结果
    >>> 初始化 <<<
<__main__.A object at 0x000001687C79D5E0> <__main__.A object at 0x000001687C79D5E0>
True

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