python单例模式的多种实现方法
前言
单例模式(SingletonPattern)，是一种软件设计模式，是类只能实例化一个对象，
目的是便于外界的访问，节约系统资源，如果希望系统中只有一个对象可以访问，就用单例模式，
显然单例模式的要点有三个；一是某个类只能有一个实例；二是它必须自行创建这个实例；三是它必须自行向整个系统提供这个实例。
在Python中，我们可以用多种方法来实现单例模式：
- 使用模块
- 使用__new__
- 使用装饰器（decorator）
- 使用元类（metaclass）
概念
简单说，单例模式（也叫单件模式）的作用就是保证在整个应用程序的生命周期中，任何一个时刻，单例类的实例都只存在一个（当然也可以不存在）
例子：
一台计算机上可以连好几个打印机，但是这个计算机上的打印程序只能有一个，这里就可以通过单例模式来避免两个打印作业同时输出到打印机中，即在整个的打印过程中我只有一个打印程序的实例。
super(B,self).__init__()是这样理解的：super(B,self)首先找到B的父类（就是类A），然后把类B的对象self转换为类A的对象（通过某种方式，一直没有考究是什么方式，惭愧），然后“被转换”的类A对象调用自己的__init__函数。考虑到super中只有指明子类的机制，因此，在多继承的类定义中，通常我们保留使用类似代码段1的方法。
1.super并不是一个函数，是一个类名，形如super(B,self)事实上调用了super类的初始化函数，
产生了一个super对象；
2.super类的初始化函数并没有做什么特殊的操作，只是简单记录了类类型和具体实例；
3.super(B,self).func的调用并不是用于调用当前类的父类的func函数；
4.Python的多继承类是通过mro的方式来保证各个父类的函数被逐一调用，而且保证每个父类函数
只调用一次（如果每个类都使用super）；
5.混用super类和非绑定的函数是一个危险行为，这可能导致应该调用的父类函数没有调用或者一
个父类函数被调用多次。
__new__：对象的创建，是一个静态方法，第一个参数是cls。(想想也是，不可能是self，对象还没创建，哪来的self)
__init__：对象的初始化，是一个实例方法，第一个参数是self。
__new__方法在类定义中不是必须写的，如果没定义，默认会调用object.__new__去创建一个对象。如果定义了，就是override,可以custom创建对象的行为。
聪明的读者可能想到，既然__new__可以custom对象的创建，那我在这里做一下手脚，每次创建对象都返回同一个，那不就是单例模式了吗？没错，就是这样。可以观摩《飘逸的python-单例模式乱弹》
定义单例模式时，因为自定义的__new__重载了父类的__new__，所以要自己显式调用父类的__new__，即object.__new__(cls,*args,**kwargs)，或者用super()。，不然就不是extend原来的实例了，而是替换原来的实例。
代码
importthreading
classSignleton(object):
def__init__(self):
print("__init__methodcalled")
def__new__(cls):
print("__new__methodcalled")
mutex=threading.Lock()
mutex.acquire()#上锁，防止多线程下出问题
ifnothasattr(cls,'instance'):
cls.instance=super(LogSignleton,cls).__new__(cls)
mutex.release()
returncls.instance
if__name__=='__main__':
obj=Signleton()
输出结果：
>>>================================RESTART================================ >>> __new__methodcalled __init__methodcalled >>>
说明
1.从输出结果来看，最先调用__new__方法，然后调用__init__方法
2.__new__通常用于控制生成一个新实例的过程，它是类级别的方法。
3.__init__通常用于初始化一个新实例，控制这个初始化的过程，比如添加一些属性，做一些额外的操作，发生在类实例被创建完以后。它是实例级别的方法。
方法1
__new__在__init__初始化前，就已经实例化对象，可以利用这个方法实现单例模式。
print'----------------------方法1--------------------------' #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 classSingleton(object): def__new__(cls,*args,**kw): ifnothasattr(cls,'_instance'): orig=super(Singleton,cls) cls._instance=orig.__new__(cls,*args,**kw) returncls._instance classMyClass(Singleton): a=1 one=MyClass() two=MyClass() two.a=3 printone.a #3 #one和two完全相同,可以用id(),==,is检测 printid(one) #29097904 printid(two) #29097904 printone==two #True printoneistwo #True
方法2
print'----------------------方法2--------------------------'
#方法2,共享属性;所谓单例就是所有引用(实例、对象)拥有相同的状态(属性)和行为(方法)
#同一个类的所有实例天然拥有相同的行为(方法),
#只需要保证同一个类的所有实例具有相同的状态(属性)即可
#所有实例共享属性的最简单最直接的方法就是__dict__属性指向(引用)同一个字典(dict)
#可参看:http://code.activestate.com/recipes/66531/
classBorg(object):
_state={}
def__new__(cls,*args,**kw):
ob=super(Borg,cls).__new__(cls,*args,**kw)
ob.__dict__=cls._state
returnob
classMyClass2(Borg):
a=1
one=MyClass2()
two=MyClass2()
#one和two是两个不同的对象,id,==,is对比结果可看出
two.a=3
printone.a
#3
printid(one)
#28873680
printid(two)
#28873712
printone==two
#False
printoneistwo
#False
#但是one和two具有相同的（同一个__dict__属性）,见:
printid(one.__dict__)
#30104000
printid(two.__dict__)
#30104000
方法3
print'----------------------方法3--------------------------' #方法3:本质上是方法1的升级（或者说高级）版 #使用__metaclass__（元类）的高级python用法 classSingleton2(type): def__init__(cls,name,bases,dict): super(Singleton2,cls).__init__(name,bases,dict) cls._instance=None def__call__(cls,*args,**kw): ifcls._instanceisNone: cls._instance=super(Singleton2,cls).__call__(*args,**kw) returncls._instance classMyClass3(object): __metaclass__=Singleton2 one=MyClass3() two=MyClass3() two.a=3 printone.a #3 printid(one) #31495472 printid(two) #31495472 printone==two #True printoneistwo #True
方法4
print'----------------------方法4--------------------------'
#方法4:也是方法1的升级（高级）版本,
#使用装饰器(decorator),
#这是一种更pythonic,更elegant的方法,
#单例类本身根本不知道自己是单例的,因为他本身(自己的代码)并不是单例的
defsingleton(cls,*args,**kw):
instances={}
def_singleton():
ifclsnotininstances:
instances[cls]=cls(*args,**kw)
returninstances[cls]
return_singleton
@singleton
classMyClass4(object):
a=1
def__init__(self,x=0):
self.x=x
one=MyClass4()
two=MyClass4()
two.a=3
printone.a
#3
printid(one)
#29660784
printid(two)
#29660784
printone==two
#True
printoneistwo
#True
one.x=1
printone.x
#1
printtwo.x
单例模式
单例模式（SingletonPattern）是一种常用的软件设计模式，该模式的主要目的是确保某一个类只有一个实例存在。当你希望在整个系统中，某个类只能出现一个实例时，单例对象就能派上用场。
比如，某个服务器程序的配置信息存放在一个文件中，客户端通过一个AppConfig的类来读取配置文件的信息。如果在程序运行期间，有很多地方都需要使用配置文件的内容，也就是说，很多地方都需要创建AppConfig对象的实例，这就导致系统中存在多个AppConfig的实例对象，而这样会严重浪费内存资源，尤其是在配置文件内容很多的情况下。事实上，类似AppConfig这样的类，我们希望在程序运行期间只存在一个实例对象。
在Python中，我们可以用多种方法来实现单例模式：
- 使用模块
- 使用__new__
- 使用装饰器（decorator）
- 使用元类（metaclass）
使用模块
其实，Python的模块就是天然的单例模式，因为模块在第一次导入时，会生成.pyc文件，当第二次导入时，就会直接加载.pyc文件，而不会再次执行模块代码。因此，我们只需把相关的函数和数据定义在一个模块中，就可以获得一个单例对象了。如果我们真的想要一个单例类，可以考虑这样做：
#mysingleton.py classMy_Singleton(object): deffoo(self): pass my_singleton=My_Singleton()
将上面的代码保存在文件mysingleton.py中，然后这样使用：
frommysingletonimportmy_singleton my_singleton.foo()
使用__new__
为了使类只能出现一个实例，我们可以使用__new__来控制实例的创建过程，代码如下：
classSingleton(object): _instance=None def__new__(cls,*args,**kw): ifnotcls._instance: cls._instance=super(Singleton,cls).__new__(cls,*args,**kw) returncls._instance classMyClass(Singleton): a=1
在上面的代码中，我们将类的实例和一个类变量_instance关联起来，如果cls._instance为None则创建实例，否则直接返回cls._instance。
执行情况如下：
>>>one=MyClass() >>>two=MyClass() >>>one==two True >>>oneistwo True >>>id(one),id(two) (4303862608,4303862608)
使用装饰器
我们知道，装饰器（decorator）可以动态地修改一个类或函数的功能。这里，我们也可以使用装饰器来装饰某个类，使其只能生成一个实例，代码如下：
fromfunctoolsimportwraps
defsingleton(cls):
instances={}
@wraps(cls)
defgetinstance(*args,**kw):
ifclsnotininstances:
instances[cls]=cls(*args,**kw)
returninstances[cls]
returngetinstance
@singleton
classMyClass(object):
a=1
在上面，我们定义了一个装饰器singleton，它返回了一个内部函数getinstance，该函数会判断某个类是否在字典instances中，如果不存在，则会将cls作为key，cls(*args,**kw)作为value存到instances中，否则，直接返回instances[cls]。
使用metaclass
元类（metaclass）可以控制类的创建过程，它主要做三件事：
- 拦截类的创建
- 修改类的定义
- 返回修改后的类
使用元类实现单例模式的代码如下：
classSingleton(type):
_instances={}
def__call__(cls,*args,**kwargs):
ifclsnotincls._instances:
cls._instances[cls]=super(Singleton,cls).__call__(*args,**kwargs)
returncls._instances[cls]
#Python2
classMyClass(object):
__metaclass__=Singleton
#Python3
#classMyClass(metaclass=Singleton):
#pass
以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持毛票票。