python 中的单例

在 Python 里，单例模式指的是一个类仅有一个实例，并且提供一个全局访问点来获取该实例。下面为你介绍几种实现单例模式的常见方法。

1. 使用模块

在 Python 里，模块天然就是单例模式。当模块被导入时，Python 会对其进行一次加载和执行，之后再导入相同模块时，会直接使用之前已经加载的模块对象。

# singleton.py
class Singleton:def __init__(self):self.value = Nonedef set_value(self, value):self.value = valuedef get_value(self):return self.valuesingleton_instance = Singleton()

在其他文件中使用该单例：

# main.py
from singleton import singleton_instancesingleton_instance.set_value(42)
print(singleton_instance.get_value())

这种方式简单直接，不过它将单例的实例化过程放在了模块级别，可能会让代码的结构和意图不够清晰。

2. 使用装饰器

借助装饰器可以把一个类变成单例模式，以下是实现代码：

def singleton(cls):instances = {}def wrapper(*args, **kwargs):if cls not in instances:instances[cls] = cls(*args, **kwargs)return instances[cls]return wrapper@singleton
class MySingleton:def __init__(self):pass# 使用单例类
s1 = MySingleton()
s2 = MySingleton()
print(s1 is s2)

在上述代码中，singleton 装饰器内部维护了一个字典 instances，用于存储每个类的单例实例。当调用被装饰的类来创建实例时，会先检查该类是否已经有实例存在，如果没有则创建一个新实例并存储在字典中，否则直接返回已有的实例。

3. 使用元类

元类是创建类的类，通过自定义元类可以实现单例模式：

class SingletonMeta(type):_instances = {}def __call__(cls, *args, **kwargs):if cls not in cls._instances:cls._instances[cls] = super().__call__(*args, **kwargs)return cls._instances[cls]class MySingleton(metaclass=SingletonMeta):def __init__(self):pass# 使用单例类
s1 = MySingleton()
s2 = MySingleton()
print(s1 is s2)

这里定义了一个元类 SingletonMeta，在元类的 __call__ 方法中实现了单例的逻辑。当使用该元类创建类时，每次实例化该类都会返回同一个实例。

4. 基于 `new` 方法

在类的 __new__ 方法中实现单例逻辑：

class MySingleton:_instance = Nonedef __new__(cls, *args, **kwargs):if not cls._instance:cls._instance = super().__new__(cls)return cls._instancedef __init__(self):pass# 使用单例类
s1 = MySingleton()
s2 = MySingleton()
print(s1 is s2)