Python创建单例模式的5种常用方法

所谓单例，是指一个类的实例从始至终只能被创建一次。

方法1

如果想使得某个类从始至终最多只有一个实例，使用__new__方法会很简单。Python中类是通过__new__来创建实例的：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 class  Singleton( object ):      def  __new__( cls , * args, * * kwargs):          if  not  hasattr ( cls , '_inst' ):              cls ._inst = super (Singleton, cls ).__new__( cls , * args, * * kwargs)          return  cls ._inst if  __name__ = = '__main__' :      class  A(Singleton):          def  __init__( self ,s):              self .s = s            a = A( 'apple' )         b = A( 'banana' )      print  id (a),a.s      print  id (b),b.s

结果：

29922256 banana

29922256 banana

通过__new__方法，将类的实例在创建的时候绑定到类属性_inst上。如果cls._inst为None，说明类还未实例化，实例化并将实例绑定到cls._inst，以后每次实例化的时候都返回第一次实例化创建的实例。注意从Singleton派生子类的时候，不要重载__new__。

方法2：

有时候我们并不关心生成的实例是否具有同一id，而只关心其状态和行为方式。我们可以允许许多个实例被创建，但所有的实例都共享状态和行为方式：

1 2 3 4 5 6 class  Borg( object ):      _shared_state = {}      def  __new__( cls , * args, * * kwargs):          obj = super (Borg, cls ).__new__( cls , * args, * * kwargs)          obj.__dict__ = cls ._shared_state          return  obj

将所有实例的__dict__指向同一个字典，这样实例就共享相同的方法和属性。对任何实例的名字属性的设置，无论是在__init__中修改还是直接修改，所有的实例都会受到影响。不过实例的id是不同的。要保证类实例能共享属性，但不和子类共享，注意使用cls._shared_state,而不是Borg._shared_state。

因为实例是不同的id，所以每个实例都可以做字典的key：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 if  __name__ = = '__main__' :      class  Example(Borg):          pass      a = Example()      b = Example()      c = Example()      adict = {}      j = 0      for  i  in  a,b,c:          adict[i] = j          j + = 1      for  i  in  a,b,c:          print  adict[i]

结果：

0

1

2

如果这种行为不是你想要的，可以为Borg类添加__eq__和__hash__方法，使其更接近于单例模式的行为：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 class  Borg( object ):      _shared_state = {}      def  __new__( cls , * args, * * kwargs):          obj = super (Borg, cls ).__new__( cls , * args, * * kwargs)          obj.__dict__ = cls ._shared_state          return  obj      def  __hash__( self ):          return  1      def  __eq__( self ,other):          try :              return  self .__dict__  is  other.__dict__          except :              return  False if  __name__ = = '__main__' :      class  Example(Borg):          pass      a = Example()      b = Example()      c = Example()      adict = {}      j = 0      for  i  in  a,b,c:          adict[i] = j          j + = 1      for  i  in  a,b,c:          print  adict[i]

结果：

2

2

2

所有的实例都能当一个key使用了。

 方法3

当你编写一个类的时候，某种机制会使用类名字，基类元组，类字典来创建一个类对象。新型类中这种机制默认为type，而且这种机制是可编程的，称为元类__metaclass__ 。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 class  Singleton( type ):      def  __init__( self ,name,bases,class_dict):          super (Singleton, self ).__init__(name,bases,class_dict)          self ._instance = None      def  __call__( self , * args, * * kwargs):          if  self ._instance  is  None :              self ._instance = super (Singleton, self ).__call__( * args, * * kwargs)          return  self ._instance if  __name__ = = '__main__' :      class  A( object ):          __metaclass__ = Singleton             a = A()      b = A()      print  id (a), id (b)

结果：

34248016 34248016

id是相同的。

例子中我们构造了一个Singleton元类，并使用__call__方法使其能够模拟函数的行为。构造类A时，将其元类设为Singleton，那么创建类对象A时，行为发生如下：

A=Singleton(name,bases,class_dict),A其实为Singleton类的一个实例。

创建A的实例时，A()=Singleton(name,bases,class_dict)()=Singleton(name,bases,class_dict).__call__()，这样就将A的所有实例都指向了A的属性_instance上，这种方法与方法1其实是相同的。

 方法4

python中的模块module在程序中只被加载一次，本身就是单例的。可以直接写一个模块，将你需要的方法和属性，写在模块中当做函数和模块作用域的全局变量即可，根本不需要写类。

而且还有一些综合模块和类的优点的方法：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 class  _singleton( object ):      class  ConstError(TypeError):          pass      def  __setattr__( self ,name,value):          if  name  in  self .__dict__:              raise  self .ConstError          self .__dict__[name] = value      def  __delattr__( self ,name):          if  name  in  self .__dict__:              raise  self .ConstError          raise  NameError import  sys sys.modules[__name__] = _singleton()

python并不会对sys.modules进行检查以确保他们是模块对象，我们利用这一点将模块绑定向一个类对象，而且以后都会绑定向同一个对象了。

将代码存放在single.py中：

1 2 3 >>>  import  single >>> single.a = 1 >>> single.a = 2

ConstError

>>> del single.a

ConstError

方法5

最简单的方法：

1 2 3 class  singleton( object ):      pass singleton = singleton()

将名字singleton绑定到实例上，singleton就是它自己类的唯一对象了。