单例模式(Singleton Pattern)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)
一、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
# mysingleton.py
class My_Singleton(object):
def foo(self):
pass
my_singleton = My_Singleton()
使用：
from mysingleton import my_singleton
my_singleton.foo()
二、使用 __new__
__new__方法接受的参数虽然也是和__init__一样，但__init__是在类实例创建之后调用，而 __new__方法正是创建这个类实例的方法。
class Singleton(object):
_instance = None
def __new__(cls, *args, **kw):
if not cls._instance:
cls._instance = super(Singleton, cls).__new__(cls, *args, **kw)
return cls._instance
class MyClass(Singleton):
a = 1
classSingleton(object):
def __new__(cls):
# 关键在于这，每一次实例化的时候，我们都只会返回这同一个instance对象
ifnothasattr(cls,'instance'):
cls.instance=super(Singleton,cls).__new__(cls)
returncls.instance
obj1=Singleton()
obj2=Singleton()
obj1.attr1='value1'
print obj1.attr1,obj2.attr1
print obj1 isobj2
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
三、使用装饰器
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
注：functools.wraps 则可以将原函数对象的指定属性复制给包装函数对象, 默认有 __module__、__name__、__doc__,或者通过参数选择
#不加wraps
#coding=utf-8
# -*- coding=utf-8 -*-
from functools import wraps
def my_decorator(func):
def wrapper(*args, **kwargs):
'''''decorator'''
print('Calling decorated function...')
return func(*args, **kwargs)
return wrapper
@my_decorator
def example():
"""Docstring"""
print('Called example function')
print(example.__name__, example.__doc__)
#结果：('wrapper', 'decorator')
[Finished in 0.2s]
#加wraps
#coding=utf-8
# -*- coding=utf-8 -*-
from functools import wraps
def my_decorator(func):
@wraps(func)
def wrapper(*args, **kwargs):
'''''decorator'''
print('Calling decorated function...')
return func(*args, **kwargs)
return wrapper
@my_decorator
def example():
"""Docstring"""
print('Called example function')
print(example.__name__, example.__doc__)
执行结果：
('example', 'Docstring')
[Finished in 0.5s]
functionstools.wraps
四、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
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
)
