Python中什么是單例模式

本篇文章為大家展示了Python中什么是單例模式，代碼簡明扼要并且容易理解，絕對能使你眼前一亮，通過這篇文章的詳細(xì)介紹希望你能有所收獲。

python單例模式

單例模式是一種常用的軟件設(shè)計模式，在單例模式的核心結(jié)構(gòu)中,只包含一個被稱為單例類的特殊類。

通過單例模式可以保證系統(tǒng)中一個類只有一個實例,而且這個實例可以輕易被外界訪問,方便控制實例對象的個數(shù)以節(jié)約系統(tǒng)資源。

單例模式是解決一個系統(tǒng)中某個類的實例化對象有且只能有一個的最好解決方案。

單例模式的要點有三個：

（1）某個類只能有一個實例。

（2）這個類必須自行創(chuàng)建其唯一實例。

（3）這個類必須自行向整個系統(tǒng)提供這個唯一實例。

在python中,單例模式有三種實現(xiàn)方式：

方法一,使用__new__方法

先定義一個類,類中定義__new__方法,然后將類的一個實例類綁定到類變量中。

如果類的_instance值為None,則說明這個類還沒有被實例化過,程序會自動實例化一個類的實例,然后返回。

如果類的_instance值不為None,則程序會直接返回_instance。

代碼如下：

class Singleton(object):
    _instance = None
    
    def __init__(self):
        pass
    
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
    
        if not cls._instance:
            cls._instance = super(Singleton, cls).__new__(cls, *args, **kwargs)  
        return cls._instance  
 
class MyClass(Singleton):  
    a = 1

在上面的代碼中，我們將類的實例和一個類變量 _instance關(guān)聯(lián)起來。

如果 cls._instance為 None 則創(chuàng)建實例，否則直接返回cls._instance。

用上來定義的類實例化兩個對象：

cls1=MyClass()
cls2=MyClass()
print(id(cls1))
print(id(cls2))
print(cls1 == cls2)
print(cls1 is cls2)

得到的結(jié)果

43606480
43606480
True
True

方法二,使用decorator裝飾器

我們知道，裝飾器（decorator）可以動態(tài)地修改一個類或函數(shù)的功能。

在這里使用裝飾器來裝飾某個類，使其只能生成一個實例，代碼如下：

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(object):
    a=1

在上面，我們定義了一個裝飾器singleton，它返回了一個內(nèi)部函數(shù)getinstance，該函數(shù)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]。

使用上面定義的類實例化兩個對象,比較兩個對象

cls1=MyClass()
cls2=MyClass()
print(id(cls1))
print(id(cls2))
print(cls1 == cls2)
print(cls1 is cls2)

得到的結(jié)果為:

43672016
43672016
True
True

方法三,使用元類（metaclass）

元類（metaclass）可以控制類的創(chuàng)建過程，它主要做三件事：

攔截類的創(chuàng)建
修改類的定義
返回修改后的類

用元類實現(xiàn)單例模式的代碼如下：

class Singleton(type):
        _inst = {}
    
        def __call__(self, *args, **kw):
            if self not in self._inst:
                self._inst[self] = super(Singleton, self).__call__(*args, **kw)
            return self._inst[self]
    
    class MyClass(metaclass=Singleton):
        def __init__(self):
            self.xx = 0
    cls1=MyClass()
    cls2=MyClass()
    print(id(cls1))
    print(id(cls2))
    print(cls1 == cls2)
    print(cls1 is cls2)

得到的結(jié)果為:

43477984
43477984
True
True

方法四,使用classmethod方法創(chuàng)建單例模式

class Foo:
    _instance = None
    def __init__(self):
        pass
    @classmethod
    def get_instance(cls):
        if cls._instance:
            return cls._instance
        else:
            obj=cls()
            cls._instance=obj
            return obj
cls1=Foo.get_instance()     # 實例化對象a1時,沒有執(zhí)行Foo這個類的__init__方法,直接執(zhí)行Foo類的get_instance方法,
                                  在這里cls代指的是Foo類。
                    # 前面把_instance賦值為None,所以直接執(zhí)行else中的語句,實例化一個obj對象,
                    然后把obj對象中的_instance方法賦值為obj對象本身,然后返回obj對象。
cls2=Foo.get_instance()   # 實例化a1時,Foo類中的_instance已經(jīng)被賦值為obj對象,所以再次執(zhí)行Foo中的get_instance方法時,
                               是執(zhí)行if中的語句。
                    # 此時cls._instance就指的是obj對象,所以這里也返回obj這個對象。
print(id(cls1))
print(id(cls2))
print(cls1 == cls2)
print(cls1 is cls2)

這種方法由于在實例化對象時要調(diào)用類中的get_instance方法,所以用的不多,知道即可。

特別聲明

Python的模塊是天然的單例模式，在一個py文件中,多次導(dǎo)入同一個模塊,這個模塊也只有在第一次的時候被導(dǎo)入,后續(xù)的該模塊導(dǎo)入語句都不會再執(zhí)行了。

上述內(nèi)容就是Python中什么是單例模式，你們學(xué)到知識或技能了嗎？如果還想學(xué)到更多技能或者豐富自己的知識儲備，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。