单例模式

单例模式（Singleton Pattern）是一种常用的软件设计模式，该模式的主要目的是确保某一个类只有一个实例存在。当你希望在整个系统中，某个类只能出现一个实例时，单例对象就能派上用场。

比如，某个服务器程序的配置信息存放在一个文件中，客户端通过一个 AppConfig 的类来读取配置文件的信息。如果在程序运行期间，有很多地方都需要使用配置文件的内容，也就是说，很多地方都需要创建 AppConfig 对象的实例，这就导致系统中存在多个 AppConfig 的实例对象，而这样会严重浪费内存资源，尤其是在配置文件内容很多的情况下。事实上，类似 AppConfig 这样的类，我们希望在程序运行期间只存在一个实例对象。

在 Python 中，我们可以用多种方法来实现单例模式：

• 使用模块
• 使用 __new__
• 使用装饰器（decorator）
• 使用元类（metaclass）

使用模块

其实，Python 的模块就是天然的单例模式，因为模块在第一次导入时，会生成 .pyc 文件，当第二次导入时，就会直接加载 .pyc 文件，而不会再次执行模块代码。因此，我们只需把相关的函数和数据定义在一个模块中，就可以获得一个单例对象了。如果我们真的想要一个单例类，可以考虑这样做：

class My_Singleton(object):
	def foo(self):
		pass
my_singleton = My_Singleton()

将上面的代码保存在文件 mysingleton.py 中，然后这样使用：

from mysingleton import my_singleton
my_singleton.foo()

使用 __new__

为了使类只能出现一个实例，我们可以使用 __new__来控制实例的创建过程，代码如下：

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'''
class Singleton(object):
	_instance = None
	def __new__(cls,*args,**kw):
		if not cls._instance:
			cls._instance = super(Singleton,cls).__new__(cls,*args,**kw)
		return cls._instance
class MyClass(Singleton):
	a =1

在上面的代码中，我们将类的实例和一个类变量 _instance 关联起来，如果 cls._instance为 None 则创建实例，否则直接返回 cls._instance。

执行情况如下：

>>>>= MyClass()
>>> two = MyClass()
>>>>== two
True
>>>>is two
True
>>>id(one), id(two)
(4303862608,4303862608)

使用装饰器

我们知道，装饰器（decorator）可以动态地修改一个类或函数的功能。这里，我们也可以使用装饰器来装饰某个类，使其只能生成一个实例，代码如下：

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'''
from functools import wraps

def singleton(cls):
	instances = {}
	@wraps(cls)
	def getinstance(*args，**kw):
		if cls not in instances:
			instances[cls] = cls(*args，**kw)
		return instances[cls]
	return getinstance
@singleton
class MyClass(object):
	a =1

在上面，我们定义了一个装饰器 singleton，它返回了一个内部函数 getinstance，该函数会判断某个类是否在字典 instances 中，如果不存在，则会将 cls 作为 key，cls(*args, **kw) 作为 value 存到 instances 中，否则，直接返回 instances[cls]。

使用 metaclass

元类（metaclass）可以控制类的创建过程，它主要做三件事：

• 拦截类的创建
• 修改类的定义
• 返回修改后的类

使用元类实现单例模式的代码如下：

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]

# Python2
#class MyClass(object):
#__metaclass__= Singleton

#Python3
class MyClass(metaclass=Singleton):
	pass