1、什么是单例模式

确保一个类只有一个实例，并且提供一个访问它的全局方法。

2、单例模式设计思想

单例模式就是保证一个类有且只有一个对象（实例）的一种机制。单例模式用来控制某些事物只允许有一个个体。

3、单例模式的模型抽象

3.1、代码框架

单例模式的实现方式有很多种，下面列出几种常见的方式。

3.1.1、重写__new__和__init__方法

1、代码

class Singleton(object):
    """单例实现方式一"""
    __instance = None
    __isFirstInit = False

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if not cls.__instance:
            cls.__instance = super().__new__(cls)
        return cls.__instance

    def __init__(self, name):
        if not self.__isFirstInit:
            self.__name = name
            Singleton.__isFirstInit = True

    def getName(self):
        return self.__name
# Test
tony = Singleton("Tony")
karry = Singleton("Karry")
print(tony.getName(), karry.getName())
print("id(tony):", id(tony), "id(karry):", id(karry))
print("tony == karry: ", tony == karry)

2、输出结果

Tony Tony
id(tony): 2448374521616 id(karry): 2448374521616
tony == karry:  True

3、说明

1、在Python 3的类中，__new__负责对象的创建，而__init__负责对象的初始化；__new__是一个类方法，而__init__是一个对象方法。
2、__new__是我们通过类名进行实例化对象时自动调用的，__init__是在每一次实例化对象之后调用的，__new__方法创建一个实例之后返回这个实例的对象，并将其传递给__init__方法的self参数。
3、在上面的示例代码中，我们定义了一个静态的__instance 类变量，用来存放Singleton的对象，__new__方法每次返回同一个__instance 对象（若未初始化，则进行初始化）。因为每一次通过 s=Singleton（）的方式创建对象时，都会自动调用__init__方法来初始化实例对象，因此__isFirstInit 的作用就是确保只对__instance 对象进行一次初始化。

3.1.2、自定义metaclass的方法

1、代码

class Singleton(type):
    """单例实现方式二"""

    def __init__(cls, what, bases=None, dict=None):
        super().__init__(what, bases, dict)
        # 初始化全局变量cls._instance为 None
        cls._instance = None

    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        # 控制对象的创建过程，如果cls._instance为 None，则创建，否则直接返回
        if cls._instance is None:
            cls._instance = super().__call__(*args, **kwargs)
        return cls._instance
class CustomClass(metaclass=Singleton):
    """用户自定义的类"""

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

    def getName(self):
        return self.__name
tony = CustomClass("Tony")
karry = CustomClass("Karry")
print(tony.getName(), karry.getName())
print("id(tony):", id(tony), "id(karry): ", id(karry))
print("tony == karry: ", tony == karry)

2、输出结果

Tony Tony
id(tony): 2172407274992 id(karry):  2172407274992
tony == karry:  True

3、说明

在上面的代码中，我们定义了metaclass（Singleton）来控制对象的实例化过程。
在定义自己的类时，我们通过 class CustomClass（metaclass=Singleton）来显式地指定 metaclass 为Singleton。

3.1.3、装饰器的方法

1、代码

def singletonDecorator(cls, *args, **kwargs):
    """定义一个单例装饰器"""
    instance = {}

    def wrapperSingleton(*args, **kwargs):
        if cls not in instance:
            instance[cls] = cls(*args, **kwargs)
        return instance[cls]

    return wrapperSingleton
@singletonDecorator
class Singleton:
    """使用单例装饰器修饰一个类"""

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

    def getName(self):
        return self.__name
tony = Singleton("Tony")
karry = Singleton("Karry")
print(tony.getName(), karry.getName())
print("id(tony):", id(tony), "id(karry): ", id(karry))
print("tony == karry: ", tony == karry)

2、输出结果

Tony Tony
id(tony): 2975555472736 id(karry):  2975555472736
tony == karry:  True

3、说明

装饰器的实质就是对传进来的参数进行补充，可以在不对原有的类做任何代码变动的前提下增加额外的功能，使用装饰器可以装饰多个类。
用装饰器的方式来实现单例模式，通用性非常高，在实际项目中用得非常多。

3.2、类图

类图非常简单，只有一个类，类中只有一个方法，getInstance()的作用就是获取该类的唯一实例。

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