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演艺公司_专业b2b电子商务平台_最大的搜索网站排名_seo网站关键词优化费用

时间:2025/7/12 2:02:12来源:https://blog.csdn.net/m0_55685698/article/details/145944156 浏览次数:0次
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理解单例模式之前,确实需要先掌握 __init____new__ 和 __call__ 这三个方法的作用和调用顺序。如有需要,读者可跳转下方链接学习:
python中的__init__、__new__、__call__-CSDN博客

正文开始:
在Python中,单例模式(Singleton Pattern)确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。

一、使用装饰器实现单例

原理:通过装饰器控制类的实例化过程,确保仅生成一个实例。
步骤

1. 定义一个装饰器函数。
2. 在装饰器中管理实例的创建和返回。

代码示例

def singleton_decorator(cls):print("装饰器执行(类定义时立即执行)")instances = {}def get_instance(*args, **kwargs):print("调用 get_instance()(实例化时执行)")if cls not in instances:        # 单例模式的关键点就在这里print("创建新实例")instances[cls] = cls(*args, **kwargs)return instances[cls]return get_instance@singleton_decorator
class SingletonClass:def __init__(self):print("调用 __init__()")self.data = "Singleton Data"# 测试
print("开始实例化")
a = SingletonClass()
print("------------")
b = SingletonClass()
print(a is b)  # 输出:True# 装饰器执行(类定义时立即执行)
# 开始实例化
# 调用 get_instance()(实例化时执行)
# 创建新实例
# 调用 __init__()
# ------------
# 调用 get_instance()(实例化时执行)
# True

二、元类实现单例重写__call__

原理:通过元类的 __call__ 方法控制实例创建流程。
步骤

1. 定义一个元类,重写 __call__ 方法。

2. 在元类中检查是否已存在实例。

代码示例

class SingletonMeta(type):_instances = {}def __call__(cls, *args, **kwargs):print("调用 __call__()")if cls not in cls._instances:cls._instances[cls] = super().__call__(*args, **kwargs)return cls._instances[cls]class SingletonClass(metaclass=SingletonMeta):def __init__(self):print("调用 __init__()")self.data = "Singleton Data"# 测试
a = SingletonClass()
b = SingletonClass()
print(a is b)  # 输出:True# 调用 __call__()
# 调用 __init__()
# 调用 __call__()
# True

三、重写 __new__ 

原理:通过重写类的 __new__ 方法,直接控制实例创建。
步骤

1. 在类中定义类变量存储实例。
2.在 __new__ 方法中返回已有实例或创建新实例。

代码示例

class SingletonClass:_instance = Nonedef __new__(cls, *args, **kwargs):print("__new__")if not cls._instance:cls._instance = super().__new__(cls)return cls._instancedef __init__(self):print("__init__")self.data = "Singleton Data"# 测试
a = SingletonClass()
b = SingletonClass()
print(a is b)  # 输出:True# __new__
# __init__
# __new__
# __init__
# True

四、线程安全的单例模式

问题:上述方法在并发环境下可能创建多个实例。
解决方案:加锁(如 threading.Lock)确保线程安全。

代码示例(元类 + 线程安全)​

import threadingclass SingletonMeta(type):"""单例模式的元类实现。控制类的实例化过程,确保线程安全且唯一实例。"""_instances = {}  # 保存所有单例类的实例(键是类,值是实例)_lock = threading.Lock()  # 线程锁def __call__(cls, *args, **kwargs):# 第一次检查:避免已存在实例时不必要的加锁if cls not in cls._instances:# 加锁确保线程安全with cls._lock:# 第二次检查:防止其他线程已创建实例if cls not in cls._instances:# 创建实例并保存instance = super().__call__(*args, **kwargs)cls._instances[cls] = instance# 返回已存在的实例return cls._instances[cls]class Singleton(metaclass=SingletonMeta):"""单例类示例。通过元类 SingletonMeta 控制实例唯一性。"""def __init__(self):# 初始化代码(只会执行一次)self._data = "单例数据"print("Singleton 初始化完成")# 测试多线程环境下的单例行为
def create_singleton():obj = Singleton()print(id(obj))if __name__ == "__main__":threads = []for _ in range(5):t = threading.Thread(target=create_singleton)threads.append(t)t.start()for t in threads:t.join()# Singleton 初始化完成
# 1807031580512
# 1807031580512
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