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基于Python学习《Head First设计模式》第五章单件模式

ops 2025/7/11 22:54:08

单件模式

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初步示例

创建实例前先判断是否已创建，已有就直接返回，没有才创建
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实现方式

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类加载时创建（推荐）

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# singleton.py
class Singleton:def __init__(self):self.value = "实例数据"_instance = Singleton()  # 模块加载时创建实例def get_instance():return _instance# 使用
from singleton import get_instance
obj1 = get_instance()
obj2 = get_instance()
print(obj1 is obj2)  # True

优点：简单、线程安全、符合Python风格。
缺点：实例在导入时立即创建（非懒加载）。

重写new方法

class Singleton:_instance = Nonedef __new__(cls, *args, **kwargs):if not cls._instance:cls._instance = super().__new__(cls)return cls._instancedef __init__(self):self.value = "初始化数据"# 使用
obj1 = Singleton()
obj2 = Singleton()
print(obj1 is obj2)  # True

双重检查加锁

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import threadingclass Singleton:_instance = None_lock = threading.Lock()  # 类似 Java 的 synchronized 锁def __new__(cls):# 第一次检查（无锁）if not cls._instance:# 获取锁（类似 synchronized 块）with cls._lock:# 第二次检查（有锁）if not cls._instance:print("创建新实例")cls._instance = super().__new__(cls)# 在这里进行初始化操作cls._instance.value = "初始化数据"return cls._instancedef get_value(self):return self.value# 创建多个线程
threads = []
for i in range(5):t = threading.Thread(target=Singleton(), name=f"Thread-{i+1}")threads.append(t)t.start()# 等待所有线程完成
for t in threads:t.join()

使用类装饰器

import functoolsdef singleton(cls):_instances = {}@functools.wrapsdef wrapper(*args, **kwargs):if cls not in _instances:_instances[cls] = cls(*args, **kwargs)return _instances[cls]return wrapper@singleton
class MyClass:def __init__(self, name):self.name = name# 使用
a = MyClass("Alice")
b = MyClass("Bob")
print(a.name, b.name)  # Alice Alice
print(a is b)  # True

使用元类

class SingletonMeta(type):_instances = {}def __call__(cls, *args, **kwargs):if cls not in cls._instances:cls._instances[cls] = super().__call__(*args, **kwargs)return cls._instances[cls]class Logger(metaclass=SingletonMeta):def __init__(self, log_file):self.log_file = log_file# 使用
logger1 = Logger("app.log")
logger2 = Logger("new.log")
print(logger1.log_file)  # app.log
print(logger1 is logger2)  # True