python單例模式

單例模式：
單例模式（Singleton Pattern）是一種常用的軟件設計模式，該模式的主要目的是確保某一個類只有一個實例存在。當你希望在整個系統中，某個類只能出現一個實例時，單例對象就能派上用場。

比如，某個服務器程序的配置信息存放在一個文件中，客戶端通過一個 AppConfig 的類來讀取配置文件的信息。如果在程序運行期間，有很多地方都需要使用配置文件的內容，也就是說，很多地方都需要創建 AppConfig 對象的實例，這就導致系統中存在多個 AppConfig 的實例對象，而這樣會嚴重浪費內存資源，尤其是在配置文件內容很多的情況下。事實上，類似 AppConfig 這樣的類，我們希望在程序運行期間只存在一個實例對象。

單例模式的要點有三個：
一是某個類只能有一個實例；
二是它必須自行創建這個實例；
三是它必須自行向整個系統提供這個實例。

在python 中常使用的實現單例模式的方式有：

• 使用模塊
• 使用 new
• 使用裝飾器（decorator）
• 使用元類（metaclass）

（1）模塊：其實python中的模塊就是天然的單例模式。

#test1.py
class Myclass(object):
	def foo(self):
		print("---test---")
my_class_obj1 = Myclass()

將上面的代碼保存爲test1.py，然後將test1.py當做模塊導入，在第一次導入時，會生成 .pyc 文件，當第二次導入時，就會直接加載 .pyc 文件，而不會再次執行模塊代碼。因此，我們只需把相關的函數和數據定義在一個模塊中，就可以獲得一個單例對象了。

from .tests1 import my_class_obj1
my_class_obj.foo()

（2）使用__new__方法

class MyClass（object）:
	_instance = None
	def __new__(cls,*args,**kwargs):
		if not cls._instance:
			 cls._instance = super(MyClass, cls).__new__(cls, *args, **kwargs)
        return cls._instance
        class MyClass1(MyClass):
    a = 1	

在上面的代碼中，我們將類的實例和一個類變量 _instance 關聯起來，如果 cls._instance 爲 None 則創建實例，否則直接返回 cls._instance。

test1 = MyClass()
test2 = MyClass()
print(test1 == test2) #True
print(test1 is test2) #True

（3）使用裝飾器
裝飾器（decorator）可以動態地修改一個類或函數的功能。

from functools import wraps
 
 
def singleton(cls):
    instances = {}
 
    @wraps(cls)
    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，它返回了一個內部函數 getinstance，該函數會判斷某個類是否在字典 instances 中，如果不存在，則會將 cls 作爲 key，cls(*args, **kwargs) 作爲 value 存到 instances 中，否則，直接返回 instances[cls]。

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

• 攔截類的創建
• 修改類的定義
• 返回修改後的類

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