前言
单例模式可能是最简单的设计模式，单例是非常通用的对象。让你能够保证一个类只有一个实例， 并提供一个访问该实例的全局节点。
我们可以将船的船长视为单例模式的现实生活中的例子。在船上，他是负责人。他负责重要的决定，由于这一责任，他收到了一些请求。
如前所述，单例模式的一个用例是创建一个维护程序全局状态的单个对象。其他可能的用例如下：
class Singleton: """Definition of a Singleton object.""" singleton_instance = None def __init__(self): """ Override the initialization mechanism, returning only the single instance. """ ... @staticmethod def get_singleton(): """ Method for fetching the Singleton instance. Is static so that it can be accessed everywhere. """ ... @staticmethod def update_singleton(val): """ Method for setting value of Singleton instance. Is static so that it can be accessed everywhere. """ ...
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存储在 Singleton 实例中的数据是任意的。重要的是，无论数据，呼叫者和范围如何，Singleton 对象都会返回同一实例。这使得单元在实现诸如全局设置或运行配置之类的内容时有用。
单例例子
使用下面的代码片段来播放 Active Singleton 实现。尝试用数据结构（例如字典）替换可变 Singleton_instance，并查看 Getter 和 Setter 的实现如何更改。尝试编写一些共享 Singleton 实例的功能。
class Singleton: """Definition of a Singleton object."""
# Maintain state of Singleton singleton_instance = None
def __init__(self): """Override the initialization mechanism.""" if Singleton.singleton_instance is None: Singleton.singleton_instance = self @staticmethod def get_singleton(): """ Method for fetching the Singleton instance. Is static so that it can be accessed everywhere. """ if Singleton.singleton_instance is None: Singleton() # Call __init__ to initialize instance return Singleton.singleton_instance
@staticmethod def update_singleton(val): """ Method for setting value of Singleton instance. Is static so that it can be accessed everywhere. """ if Singleton.singleton_instance is None: Singleton() # Call __init__ to initialize instance Singleton.singleton_instance = val
Singleton.update_singleton("Michael")print("Value in Singleton instance is: " + Singleton.get_singleton())Singleton() # Try to create a new Singleton instanceprint("Value in Singleton instance is STILL: " + Singleton.get_singleton())
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单例模式也可以通过使单例类使用元类（其类型，具有先前定义的元类）来实现。根据需要，元类的 __call__() 方法保存的代码可确保只能创建类的一个实例：
class SingletonMeta(type): """ The Singleton class can be implemented in different ways in Python. Some possible methods include: base class, decorator, metaclass. We will use the metaclass because it is best suited for this purpose. """
_instances = {}
def __call__(cls, *args, **kwargs): """ Possible changes to the value of the `__init__` argument do not affect the returned instance. """ if cls not in cls._instances: instance = super().__call__(*args, **kwargs) cls._instances[cls] = instance return cls._instances[cls]
class Singleton(metaclass=SingletonMeta): def some_business_logic(self): """ Finally, any singleton should define some business logic, which can be executed on its instance. """
# ...
if __name__ == "__main__": # The client code.
s1 = Singleton() s2 = Singleton()
if id(s1) == id(s2): print("Singleton works, both variables contain the same instance.") else: print("Singleton failed, variables contain different instances.")
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单例模式优缺点
优点：
你可以保证一个类只有一个实例。
你获得了一个指向该实例的全局访问节点。
仅在首次请求单例对象时对其进行初始化。
缺点：
违反了单一职责原则。 该模式同时解决了两个问题。
单例模式可能掩盖不良设计， 比如程序各组件之间相互了解过多等。
该模式在多线程环境下需要进行特殊处理， 避免多个线程多次创建单例对象。
单例的客户端代码单元测试可能会比较困难， 因为许多测试框架以基于继承的方式创建模拟对象。 由于单例类的构造函数是私有的， 而且绝大部分语言无法重写静态方法， 所以你需要想出仔细考虑模拟单例的方法。 要么干脆不编写测试代码， 或者不使用单例模式。
参考链接：
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