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Python 进阶教程系列 9：单例模式

本文是 Python 进阶教程系列 9，主要介绍了 Python 单例模式。

在软件开发中，单例模式是一种常见的设计模式，它确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。Python 作为一种灵活而强大的编程语言，也提供了多种实现单例模式的方法。

本文将介绍 Python 中常用的两种单例模式实现方式：基于模块和基于类装饰器。

基于模块的单例模式

基于模块的单例模式是 Python 中最简单的实现方式之一。Python 的模块在程序中只会被导入一次，因此可以将需要实现单例的类定义在一个模块中，然后在其他地方导入该模块来获取单例对象。

Python
# singleton_module.py


class SingletonClass:
    def __init__(self):
        # 初始化操作
        pass


# 在其他地方导入模块获取单例对象
from singleton_module import SingletonClass

singleton = SingletonClass()

在上述示例中，SingletonClass是需要实现单例的类，它只会被实例化一次。在其他地方导入singleton_module模块时，可以直接使用SingletonClass的实例singleton。

基于类装饰器的单例模式

基于类装饰器的单例模式是另一种常见的实现方式。通过定义一个装饰器函数，将其应用于需要实现单例的类上，从而实现类的唯一实例化。

Python
import functools


def singleton(cls):
    _instance = {}

    @functools.wraps(cls)
    def _singleton(*args, **kargs):
        if cls not in _instance:
            _instance[cls] = cls(*args, **kargs)
        return _instance[cls]

    return _singleton


@singleton
class A(object):
    a = 1

    def __init__(self, x=0):
        self.x = x


a1 = A(2)
a2 = A(3)
Python
print(a1.x)
print(a2.x)
print(id(a1))
print(id(a2))

# 2
# 2
# 4398036688
# 4398036688

在上述示例中，singleton是一个装饰器函数，它接受一个类作为参数，并返回一个包装函数_singleton。_singleton函数在每次实例化时会检查该类是否已经有实例存在，如果不存在，则创建一个新的实例并返回，否则直接返回已存在的实例。

使用装饰器@singleton修饰类A后，该类的实例化操作将被装饰器函数所控制，确保只有一个实例存在。

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