设计模式Python版 单例模式

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前言

GOF设计模式分三大类：

• 创建型模式：关注对象的创建过程，包括单例模式、简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式、原型模式和建造者模式。
• 结构型模式：关注类和对象之间的组合，包括适配器模式、桥接模式、组合模式、装饰模式、外观模式、享元模式和代理模式。
• 行为型模式：关注对象之间的交互，包括职责链模式、命令模式、解释器模式、迭代器模式、中介者模式、备忘录模式、观察者模式、状态模式、策略模式、模板方法模式和访问者模式。

一、单例模式

单例模式（Singleton Pattern）

• 定义：确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例，这个类称为单例类，它提供全局访问的方法。

• 解决问题：如何确保系统中一个类只能有一个实例？

• 使用场景：

  • 当系统中需要一个类来控制资源的访问，确保资源不会因为多个实例的创建而产生冲突时。
  • 当整个系统的配置信息存放在一个对象中，并由一个实例来进行管理时。
  • 当需要限制一个类的实例只能有一个，比如数据库连接池、线程池、缓存等。

• 优点：

  • 单例模式提供了对唯一实例的受控访问。也可以特定数量的实例。
  • 由于在系统内存中只存在一个对象，因此可以节约系统资源。

• 缺点：

  • 单例类较难扩展，单例类的职责过重
  • 如果运行环境提供了自动垃圾回收技术，可能被回收销毁

二、单例模式实现方式

方式一：懒汉式，线程不安全

• 使用类变量和类方法实现单例模式。get_instance()类方法负责创建和返回类的唯一实例。
• 在第一次调用get_instance()方法时实例化，在类加载时并不自行实例化，这种技术又称为延迟加载（Lazy Load）技术，即需要的时候再加载实例。
• 在多线程环境下可能会有问题

class TaskManager:
    tm: "TaskManager" = None

    def __init__(self):
        pass

    @classmethod
    def get_instance(cls):
        if cls.tm is None