Python 实现单例模式的一些思考

一、问题：Python中如何实现单例模式

　　单例模式指一个类只能实例化一个对象。

二、解决方案：

　　所有资料参考于：

http://python.jobbole.com/87294/

https://www.jianshu.com/p/f63ad9d550f1

https://www.cnblogs.com/tkqasn/p/6524879.html

　　1. 模块

　　永远只有一次，这让我下意识想到Python 的模块，因为学习的时候就知道，多次模块导入是无效的，都相当于导入一次，因为模块的导入十分消耗资源，若是重复导入那么太低效了。

　　因此可以利用导入模块中的实例来实现这一目标。

#singleton.py
class SingleTon:
    def demo(self):
        print('hello world')
singleton = SingleTon()

#test.py
from singleton import singleton
singleton.demo()

　　2. __new__方法

　　这里涉及到类实例化过程，我想，要想做到永远实例化一个对象，换句话说只要这个类实例化后就不再实例化，那么我们必须在Python原有实例化过程中“做点手脚”

　　那必要的就得现搞清楚实例化的具体过程。

　　首先：Foo类的类型是type，Foo 类也是一个对象，实例化加括号即调用 __call__方法，而type 就是 Python 内置的元类，通过type类生成Foo类，

class Foo:
    def __init__(self):
        print('hello world')
item = Foo()

print(type(Foo),type(item))

#<class 'type'> <class '__main__.Foo'>

　　然后

Foo(*args, **kwargs)等价于Foo.__call__(*args, **kwargs)
既然Foo是一个type的实例，Foo.__call__(*args, **kwargs)实际调用的是type.__call__(Foo, *args, **kwargs)
type.__call__(Foo, *args, **kwargs)调用type.__new__(Foo, *args, **kwargs)，然后返回一个对象。
obj随后通过调用obj.__init__(*args, **kwargs)被初始化。
obj被返回。

可见，__new__() 方法是创建对象，__init__() 是初始化，若要解决我们的问题，应该在前者下功夫，

class Foo:
    _instance = None

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if cls._instance is None:
            cls._instance = super().__new__(cls,*args,**kwargs)
        return cls._instance


item = Foo()
item1 = Foo()
print(item is item1)

　　3. 装饰器

　　使用装饰器应该也很方便，

from functools import wraps
 
def singleton(cls):
    instances = {}
    @wraps(cls)
    def getinstance(*args, **kw):
        if cls not in instances:
            instances[cls] = cls(*args, **kw)
        return instances[cls]
    return getinstance
 
@singleton
class MyClass(object):
    a = 1

　　wraps 函数可以保证传入的类的属性不变，

　　4. 元类（metaclass）

str是用来创建字符串对象的类，而int是用来创建整数对象的类，type 是type就是创建类对象的类，元类在API的定义中会有很大用处，具体内容在https://www.cnblogs.com/tkqasn/p/6524879.html讲得很清楚

Django的ORM 就是大量使用元类，有空研究一下。

class Singleton(type):
    _instances = {}
    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        if cls not in cls._instances:
            cls._instances[cls] = super(Singleton, cls).__call__(*args, **kwargs)
        return cls._instances[cls]
 
# Python2
class MyClass(object):
    __metaclass__ = Singleton
 
# Python3
class MyClass(metaclass=Singleton):
    pass

三、挖坑

相关知识点：元类的使用以后研究