Python 设计模式之单例模式

单例模式是一种创建型设计模式，其目的是为了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，这么做有时是为了限制对共享资源的并发访问。

关于这个模式，我不打算像前面几个创建型模式逐步讲为什么使用，而是关注怎么实现单例 的目的。

单例模式的实现

单例模式有两种实现方式：

• Module-level Singleton
• Classic Singleton

Module-level Singleton

• 官方文档-how-do-i-share-global-variables-across-modules

通过模块文件的方式实现，一个模块本身就是一个单例。

Modules are “singletons” in Python because import only creates a single copy of each module; subsequent imports of the same name keep returning the same module object.

首先我们的文件结构如下：

.
├── test0.py
├── test2.py
└── utils.py

在 utils.py 中的代码：

print("import utils:")
class Man:
    common = {
   
   }
    def __init__(self):
        self.shared = {
   
   }
    
man = Man()
shared_value = "hello"

在 test0.py 中的代码：

import utils

print(utils.shared_value)
utils.shared_value += " add by test0 module"
print(id(utils))
print(id(utils.man))

在 test2.py 中的代码：

import utils

print("*"*10)
print(utils.shared_value)
print(id(utils))
print(id(utils.man))

此时在终端中调试

>>> import test0
import utils：
hello
2264080776976
2264081025424

>>> import test2
**********
hello add by test0 module
2264080776976
2264081025424

可以看到在同一个进程中， test0 和 test2 都在代码中执行过import utils，对比输出后可以得到下面的观察结果：

1. 该模块只被执行一次（这可以从 import test0 的输出import utils获知）
2. 两个代码中出现的utils 的 id 是一致的，这也意味着调用它们的属性也会是一致的，比如man 这个 Man 实例
3. 在 test0 中执行utils.shared_value修改影响到 test2 中的 utils.shared_value

而这就意味着我们用模块文件的形式实现了单例。

Classic Singleton

这是经典的单例实现方式，通过这种方式实现的类只会在没有其他实例存在时，才会创建一个实例，否则它只会返回已经创建的类实例。
相信大家都对 __init__ 很熟悉，但很少接触到 __new__, 而这种单例的实现就是基于这个对这个类型函数的修改。

首先要明白一个类进行实例化时会经过下面的调用流程：