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单例模式（Singleton Pattern）

news 2025/5/5 5:56:43

🎯 单例模式（Singleton Pattern）

🧠 一句话定义：

单例模式保证一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

🚪生活类比：

想象你操作的是一个「大门控制系统」，你不希望出现多个大门管理器，
否则：

一边开门
一边关门
可能就乱了！

✅ 单例 = 系统中只存在一个“大门控制器”实例

✅ 为什么需要单例模式？

问题	单例的作用
全局只有一个对象	配置中心 / 日志管理器 / 线程池等
控制资源竞争	避免创建多个实例带来的冲突
节省资源	重复创建开销大，浪费内存
方便统一管理	改配置只改一个地方，全局生效

✅ 优点 vs ❌ 缺点

优点	缺点
全局唯一实例，易管理	不易扩展、违反开闭原则
避免资源重复创建	多线程需处理并发问题
提供全局访问点	容易滥用，隐藏依赖关系

🐍 Python 实现单例（完整代码）

✅ 方法一：经典方式（使用 `new`）

class Singleton:_instance = Nonedef __new__(cls):if cls._instance is None:cls._instance = super(Singleton, cls).__new__(cls)return cls._instancedef __init__(self):self.value = 42

使用示例

a = Singleton()
b = Singleton()print(a is b)  # True，说明 a 和 b 是同一个对象
b.value = 100
print(a.value)  # 100，说明值同步变化

✅ 方法二：装饰器方式（推荐简洁）

# 单例装饰器定义
def singleton(cls):"""一个类装饰器，用于将目标类包装为单例类。多次实例化时始终返回同一个实例。"""instances = {}  # 用于保存所有装饰过的类的实例def wrapper(*args, **kwargs):if cls not in instances:# 如果该类未被实例化过，则创建实例并缓存instances[cls] = cls(*args, **kwargs)return instances[cls]return wrapper

🧱 使用装饰器的类示例（配置管理器）

@singleton
class ConfigManager:def __init__(self):print("正在初始化配置...")self.config = {"host": "localhost","port": 8080}def set(self, key, value):self.config[key] = valuedef get(self, key):return self.config.get(key, None)

🧭 流程图（Mermaid）

或者类图表达：

📌 实际应用场景

场景	说明
日志记录器	全局只需一个 log 实例
数据库连接池	管理连接的唯一实例
配置中心	全局统一管理配置项
控制器、服务类	比如任务调度器、缓存管理器等