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Python 中实现单例的若干方式和原理

在Python中如何实现单例模式?这可以说是一个经典的Python面试题了。这回我们讲讲实现Python中实现单例模式的n种方式,和它的原理。

什么是单例模式

维基百科 中说:

单例模式,也叫单子模式,是一种常用的软件设计模式。在应用这个模式时,单例对象的类必须保证只有一个实例存在。许多时候整个系统只需要拥有一个的全局对象,这样有利于我们协调系统整体的行为。比如在某个服务器程序中,该服务器的配置信息存放在一个文件中,这些配置数据由一个单例对象统一读取,然后服务进程中的其他对象再通过这个单例对象获取这些配置信息。这种方式简化了在复杂环境下的配置管理。

在日常编程中,最常用的地方就在于配置类了。举个例子:

from config import config

print(config.SQLALCHEMY_DB_URI)

我们当然是希望 config 在全局中都是唯一的,那么最简单的实现单例的方式就出来了:使用一个全局变量。

实现单例的方式

全局变量

我们在一个模块中实现配置类:

# config.py

class Config:
    def __init__(self, SQLALCHEMY_DB_URI):
        self.SQLALCHEMY_DB_URI = SQLALCHEMY_DB_URI

config = Config("mysql://xxx")

当然这只是一个例子。真正实现的时候我们肯定不会这样做,因为 __init__ 太难写了。也许我们可以考虑 Python 3.7 中引入的 dataclass:

# config.py

from dataclasses import dataclass

@dataclass
class Config:
        SQLALCHEMY_DB_URI = SQLALCHEMY_DB_URI

config = Config(SQLALCHEMY_DB_URI ="mysql://")

通过使用全局变量,我们在所有需要引用配置的地方,都使用 from config import config 来导入,这样就达到了全局唯一的目的。

使用metaclass

```python
class Singleton(type):
_instances = {}
def __call__(cls, *args, *kwargs): if cls not in cls._instances: cls._instances[cls] = super(Singleton, cls).__call__(args, **kwargs)
return cls._instances[cls]

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