【23种常见程序设计模式及python实现】———— 单例模式

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【23种常见程序设计模式及python实现】———— 概述

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应用场景举例

现有一个数据库（用输出操作代替写入数据），程序的各个模块都可能要操作数据库（如：查询，保存， … ）。

问题分析

1. 我们可以创建一个类负责数据库操作
2. 因为各个模块都可能要用到数据库操作，所以数据库对象的创建与销毁大概率是很频繁的，但是这两种操作都占有巨大的内存与耗时，如果多次操作肯定会降低程序效率。

单例模式的出场

如果我们把这个类比作 某种职业 ，那么每次创建我们就要招聘 一个员工 ，
销毁就要裁剪掉一个员工，当然还要付给他们工钱 。这样耗时耗力，但是如果我们一心一意，从头到尾只招聘一个员工，那么我们就只需要付给这一个员工工钱，节约了不少成本，这就是单例。

所以我们可以从头到尾只使用一个数据库类的实例化，这样就相当于只招聘了一个员工，实现了单例，节约了时间空间成本。

但是，我们从头到尾只是用一个变量，这也太不科学了，全部加 global 不好吧，所以接下来就要看到我们神奇的实现了

单例模式

定义

单例模式是指：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点

实现（python）

这里有七种方法实现python中的单例模式，下面 一 一为大家介绍

其实，总的原则就是：保证一个类只要实例化一个对象，下一次再实例的时候就直接返回这个对象，不再做实例化的操作

第一类：模块导入的方式

第一类通过模块导入的方式，借用了模块导入时的底层原理实现。
当一个模块（py文件）被导入时，首先会执行这个模块的代码，然后将这个模块的名称空间加载到内存。
当这个模块第二次再被导入时，不会再执行该文件，而是直接在内存中找。
于是，如果第一次导入模块，执行文件源代码时实例化了一个类，那再次导入的时候，就不会再实例化。

这里只有一种方法：

singleton.py

class Demo(object):
  pass

instance = Demo()

test.py

import singleton

demo1 = singleton.instance
demo2 = singleton.instance
print(demo1 is demo2)

输出

True

第二类：通过魔法方法判断的方式

第二类主要是基于类和元类实现，在’对象’的魔法方法中判断是否已经实例化过一个对象
这类方式，根据实现的手法不同，又分为不同的方法，如：
通过类的绑定方法；
通过元类；
通过类下的__new__；
通过装饰器（函数装饰器，类装饰器）实现等。

通过类的绑定方法

class Student:
  _instance = None	# 记录实例化对象

  def __init__(self, name, age):
    self.name = name
    self.age = age

  @classmethod
  def get_singleton(cls, *args, **kwargs):
    if not cls._instance:
      cls._instance = cls(*args, **kwargs)
    return cls._instance

stu1 = Student.get_singleton('jack', 18)
stu2 = Student.get_singleton('jack', 18)
print(stu1 is stu2)
print(stu1.__dict__