Python中实现单例模式的n种方式和原理
在Python中如何实现单例模式？这可以说是一个经典的Python面试题了。这回我们讲讲实现Python中实现单例模式的n种方式，和它的原理。
什么是单例模式
维基百科中说：
单例模式，也叫单子模式，是一种常用的软件设计模式。在应用这个模式时，单例对象的类必须保证只有一个实例存在。许多时候整个系统只需要拥有一个的全局对象，这样有利于我们协调系统整体的行为。比如在某个服务器程序中，该服务器的配置信息存放在一个文件中，这些配置数据由一个单例对象统一读取，然后服务进程中的其他对象再通过这个单例对象获取这些配置信息。这种方式简化了在复杂环境下的配置管理。
在日常编程中，最常用的地方就在于配置类了。举个例子：
fromconfigimportconfig print(config.SQLALCHEMY_DB_URI)
我们当然是希望config在全局中都是唯一的，那么最简单的实现单例的方式就出来了：使用一个全局变量。
实现单例的方式
全局变量
我们在一个模块中实现配置类：
#config.py
classConfig:
def__init__(self,SQLALCHEMY_DB_URI):
self.SQLALCHEMY_DB_URI=SQLALCHEMY_DB_URI
config=Config("mysql://xxx")
当然这只是一个例子。真正实现的时候我们肯定不会这样做，因为__init__太难写了。也许我们可以考虑Python3.7中引入的dataclass:
#config.py fromdataclassesimportdataclass @dataclass classConfig: SQLALCHEMY_DB_URI=SQLALCHEMY_DB_URI config=Config(SQLALCHEMY_DB_URI="mysql://")
通过使用全局变量，我们在所有需要引用配置的地方，都使用fromconfigimportconfig来导入，这样就达到了全局唯一的目的。
使用metaclass
classSingleton(type):
_instances={}
def__call__(cls,*args,**kwargs):
ifclsnotincls._instances:
cls._instances[cls]=super(Singleton,cls).__call__(*args,**kwargs)
returncls._instances[cls]
classConfig(metaclass=Singleton):
def__init__(self,SQLALCHEMY_DB_URI):
self.SQLALCHEMY_DB_URI=SQLALCHEMY_DB_URI
metaclass是类的类，在Python中，instance是实例，class是类，metaclass是类的类。instance是class实例化的结果，而class是metaclass实例化的结果。因此，Config在被实例化的时候，就会调用Singleton.__call__，所以所有Config()的地方，最后都会返回同一个对象。
重写__new__
classSingleton(object): _instance=None def__new__(class_,*args,**kwargs): ifnotisinstance(class_._instance,class_): class_._instance=object.__new__(class_,*args,**kwargs) returnclass_._instance classConfig(Singleton,BaseClass): pass
Python中，类实例化的过程是先执行Config.__new__生成实例，然后执行实例.__init__进行初始化的，所以通过重写__new__也可以达到所有调用Config()的地方都返回同一个对象。
使用装饰器
defsingleton(class_): classclass_w(class_): _instance=None def__new__(class_,*args,**kwargs): ifclass_w._instanceisNone: class_w._instance=super(class_w,class_).__new__(class_,*args,**kwargs) class_w._instance._sealed=False returnclass_w._instance def__init__(self,*args,**kwargs): ifself._sealed: return super(class_w,self).__init__(*args,**kwargs) self._sealed=True class_w.__name__=class_.__name__ returnclass_w @singleton classConfig(BaseClass): pass
使用装饰器也能达到这样的目的，即：有闭包存储了实例，在每次调用Config()之前，检查该实例，如果已经初始化过，那么就直接返回，否则则调用Config()进行初始化，然后存储。
总结
看完了这四种实现单例的方式，不知道你有没有发现他们都有一个共同点，即：在真正调用Config()之前进行一些拦截操作，来保证返回的对象都是同一个：
- 全局变量：不直接调用Config()，而使用同一个全局变量
- 使用metaclass：metaclass重写__call__来保证每次调用Config()都会返回同一个对象
- 重写__new__：重写__new__来保证每次调用Config()都会返回同一个对象
- 使用装饰器：使用装饰器来保证每次调用Config()都会返回同一个对象
以上所述是小编给大家介绍的Python中实现单例模式的n种方式和原理，希望对大家有所帮助，如果大家有任何疑问请给我留言，小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对毛票票网站的支持！