定义

• 确保一个类只有一个实例，并且提供一个访问它的全局方法。

单例模式的模型抽象

代码框架

方法 1：重写 __new__ 和 __init__ 方法

class Singleton(object):  
    """单例实现方式一"""  
    __instance = None  
    __isFirstInit = False  
  
    def __new__(cls, name):  
        if not cls.__instance:  
            Singleton.__instance = super().__new__(cls)  
        return cls.__instance  
  
    def __init__(self, name):  
        if not self.__isFirstInit:  
            self.__name = name  
            Singleton.__isFirstInit = True  
  
    def getName(self):  
        return self.__name  
  
  
# Test  
tony = Singleton("Tony")  
karry = Singleton("Karry")  
print(tony.getName(), karry.getName())  
print("id(tony):", id(tony), "id(karry):", id(karry))  
print("tony == karry:", tony == karry)

运行结果

Tony Tony
id(tony): 2104575630800 id(karry): 2104575630800
tony == karry: True

调用过程：__new__（类方法）创建对象，再调用 __init__（对象方法）

在 Java 和 C++ 这种静态语言中，实现单例模式的一个最简单的方法就是：将构造函数声明成 private 类型的，再定义一个 getInstance() 的静态方法返回一个对象，并确保 getInstance() 每次返回同一个对象即可。

方法 2：自定义 metaclass 的方法

class Singleton(type):  
    """单例实现方式二"""  
  
    def __init__(cls, what, bases=None, dict=None):  
        super().__init__(what, bases, dict)  
        cls._instance = None  # 初始化全局变量cls._instance为None  
  
    def __call__(cls, *args, **kwargs):  
        # 控制对象的创建过程，如果cls._instance为None则创建，否则直接返回  
        if cls._instance is None:  
            cls._instance = super().__call__(*args, **kwargs)  
        return cls._instance  
  
  
class CustomClass(metaclass=Singleton):  
    """用户自定义的类"""  
  
    def __init__(self, name):  
        self.__name = name  
  
    def getName(self):  
        return self.__name  
  
  
tony = CustomClass("Tony")  
karry = CustomClass("Karry")  
print(tony.getName(), karry.getName())  
print("id(tony):", id(tony), "id(karry):", id(karry))  
print("tony == karry:", tony == karry)

运行结果

Tony Tony
id(tony): 2105945653456 id(karry): 2105945653456
tony == karry: True

metaclass 的简要理解（具体参考书籍附录 C）：

方法 3：装饰器方法

def singletonDecorator(cls):  
    """定义一个单例装饰器"""  
    instance = {}  
  
    def wrapperSingleton(*args, **kwargs):  
        if cls not in instance:  
            instance[cls] = cls(*args, **kwargs)  
        return instance[cls]  
  
    return wrapperSingleton  
  
  
@singletonDecorator  
class Singleton:  
    """使用单例装饰器修饰一个类"""  
  
    def __init__(self, name):  
        self.__name = name  
  
    def getName(self):  
        return self.__name  
  
  
tony = Singleton("Tony")  
karry = Singleton("Karry")  
print(tony.getName(), karry.getName())  
print("id(tony):", id(tony), "id(karry):", id(karry))  
print("tony == karry:", tony == karry)

运行结果

Tony Tony
id(tony): 2439916265040 id(karry): 2439916265040
tony == karry: True

基于框架的实现

def singletonDecorator(cls):  
    """定义一个单例装饰器"""  
    instance = {}  
  
    def wrapperSingleton(*args, **kwargs):  
        if cls not in instance:  
            instance[cls] = cls(*args, **kwargs)  
        return instance[cls]  
  
    return wrapperSingleton  
  
  
@singletonDecorator  
class MyBeautifulGril(object):  
    """我的漂亮女神"""  
  
    def __init__(self, name):  
        self.__name = name  
        if self.__name == name:  
            print("遇见" + name + "，我一见钟情！")  
        else:  
            print("遇见" + name + "，我置若罔闻！")  
  
    def showMyHeart(self):  
        print(self.__name + "就我心中的唯一！")  
  
  
def TestLove():  
    jenny = MyBeautifulGril("Jenny")  
    jenny.showMyHeart()  
    kimi = MyBeautifulGril("Kimi")  
    kimi.showMyHeart()  
    print("id(jenny):", id(jenny), " id(kimi):", id(kimi))  
  
  
TestLove()

运行结果

遇见Jenny，我一见钟情！
Jenny就我心中的唯一！
Jenny就我心中的唯一！
id(jenny): 1678521765456  id(kimi): 1678521765456

应用场景

• 你希望这个类只有一个且只能有一个实例。
• 项目中的一些全局管理类（Manager）可以用单例模式来实现。