1. 使用模块
在 Python 中，模块天然就是单例的。当一个模块被导入时，Python 会执行该模块的代码，并将其存储在内存中。后续再次导入该模块时，Python 会直接返回之前已经加载的模块对象，而不会重新执行模块代码。
main.py
from singleton_module import singleton_instance
#使用单例实例
singleton_instance.increment()
print(singleton_instance.value)
from singleton_module import singleton_instance as another_instance
another_instance.increment()
print(another_instance.value)
singleton_module.py
class Singleton:
def __init__(self):
self.value = 0
def increment(self):
self.value += 1
#创建单例实例
singleton_instance = Singleton()
2. 使用装饰器
可以使用装饰器来实现单例模式。装饰器会在类创建实例时进行检查，如果实例已经存在，则返回已有的实例，否则创建一个新的实例。
main_decorator.py
from singleton_decorator import MySingleton
#使用单例实例
instance1 = MySingleton()
instance1.increment()
print(instance1.value)
instance2 = MySingleton()
instance2.increment()
print(instance2.value)
singleton_decorator.py
def singleton(cls):
instances = {}
def wrapper(*args, **kwargs):
if cls not in instances:
instances[cls] = cls(*args, **kwargs)
return instances[cls]
return wrapper
@singleton
class MySingleton:
def __init__(self):
self.value = 0
def increment(self):
self.value += 1
3. 使用元类
元类是创建类的类。可以通过自定义元类来实现单例模式，在元类中控制类的实例化过程，确保类只有一个实例。
main_metaclass.py
from singleton_metaclass import MySingleton
使用单例实例
instance1 = MySingleton()
instance1.increment()
print(instance1.value)
instance2 = MySingleton()
instance2.increment()
print(instance2.value)
singleton_metaclass.py
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 MySingleton(metaclass=SingletonMeta):
def __init__(self):
self.value = 0
def increment(self):
self.value += 1
总结
- **使用模块**：实现简单，适合全局配置等场景。
- **使用装饰器**：灵活，可以应用于多个类，代码复用性高。
- **使用元类**：更加底层，对类的创建过程有更多的控制权，适合复杂的场景。