python实现单例模式

1、什么是单例模式：

　　单例模式即一个类有且仅有一个实例

　　先看下面一个例子：

　　　　

　　可以看到，我调用了两次Marry实例化，得到的结果id是不同的，说明，两次创建了两个不同的Marry实例。

　　所以如果我们想要让类有且仅有一个实例，思路就是创建一个实例，后续再创建的时候，先判断是否已经存在实例了，如果已经存在了，就直接引用之前创建的实例即可。

2、使用python实现单例模式

　　方法一：这是最好理解的一种方法

　　使用python模块--------python模块就是天然的单例模式。

　　python模块在第一次导入时，会生成 .pyc 文件，第二次导入时，会直接加载 .pyc 文件，而不会再次执行模块代码。所以我们可以将需要单例模式的类定义在一个模块中。

　　新建文件singleton.py

　　在文件中实现如下方法：

　　　　

　　然后在需要使用实例的地方导入实例marry

　　from singleton import marry

　　看下面的测试结果，我多次导入了marry，打印id，发现他们是一样的，说明Marry实例只创建了一次。

　　

　　方法二：使用__new__来实现

　　要理解这种方式，首先需要知道，创建一个类的实例的过程，先执行了类的__new__方法（通常我们没写，是默认调用了object的__new__方法），实例化对象，然后再调用__init__方法对对象进行初始化。

　　

　　如上图，我们在类Marry的__new__方法中，判断了，如果Marry的实例对象已经存在，则直接返回，反之才创建对象。

　　但是上面的这种方式会有一点问题，就是在多线程中会出现问题，如下：

　　方法三：使用装饰器实现单例模式

　　

　　方法四：使用元类

　　首先需要理解什么是元类？下面来简单介绍一下：

　　元类就是可以创建类的类

　　我们正常创建一个类的时候是这样的：

　　class Marry(Person):

　　　　pass

　　在创建Marry类的时候，python做了如下事情：

　　　　1）在Marry中查找是否有__metaclass__这个属性，如果有，那么python会在内存中通过__metaclass__创建一个名为Marry的类对象

　　　　2）Marry中没有找到__metaclass__属性，则回去她的父类Person中查找，并尝试用__metaclass__指定的方法创建一个Marry类对象

　　　　3）如果任何一个父类中都没有__metaclass__属性，python会去模块中搜索是否有__metaclass__的指定。

　　　　4）如果以上都没有，那么python会使用元类type来创建Marry

　　我们要使用元类来实现单例模式，就是要自定义一个元类。

　　自定义元类的目的，就是拦截类的创建，修改一些特性，然后再返回该类。听起来是不是和装饰器很相似？

　　下面言归正传，看看通过元类来实现单例模式的代码：

class SingletonType(type):
    def __call__(cls,*args, **kwargs):# 这里的cls即是Marry类
        if not hasattr(cls, "_instance"):
            cls._instance = super(SingletonType, self).__call__(*args, **kwargs)#type的__call__方法会调用Marry的__new__方法创建对象，然后调用__init__初始化对象
        return cls._instance


class Marry(metaclass=SingletonType):#指定Marry的type为SingletonType
    def __init__(self):
        self.name = "marry"
        self.age = 25

marry1 = Marry()
marry2 = Marry()

上面通过元类的方式实现了单例模式，创建了两个Marry实例，通过打印marry1和marry2的id，可以看到，他们的id是一样的，说明他们是同一个实例。

简单说一下上面元类实现单例模式的过程：

　　1）类由type创建，创建类时，type的__init__会自动执行。类()执行type的__call__方法（即类的__new__方法和类的__init__方法）

　　2）对象由类创建，创建对象时，类的__init__方法自动执行，对象()执行类的__call__方法

　　再看上面的例子：

　　1）创建类Marry时，指定了元类为SingletonType（metaclass=SingletonType），此时会自动执行元类的__init__方法，class SingletonType中我们没有写__init__，但是它继承了type，所以它会自动执行type的__init__方法。

　　2）实例化Marry（marry1=Marry()）时，会去执行元类的__call__方法，在SingletonType的__call__方法中，我们判断了cls是否已经包含了实例，如果已经包含了，直接返回类的实例，如果没有包含，我们会调用type的__call__方法去创建实例。

　　3）type的__call__方法中会调用cls的__new__方法去创建对象和__init__方法去初始化对象。

　　4）如果我们给class Marry中加上__call__(cls, *args, **kwargs)方法，我们在调用实例marry1()的时候，会去调用Marry的__call__方法。

参考：https://www.cnblogs.com/huchong/p/8244279.html#navigator