单例模式

简介：

单例模式是在程序运行期间，有且仅有一个实例化的对象。其特点主要有:

1. 确保类有且仅有一个对象被创建
2. 为对象提供一个可以访问的点，以便程序可以全局访问该对象

单例模式好处在于，可以很方便的控制共享资源的并行访问。这点在数据库访问，日志记录等处有大的用处。并且实例化的对象只有一个，可以节约系统资源等等。

python中存在的单例模式:

python导入模块，如果模块已经导入，则返回该模块对象。如果模块不存在，则导入该模块，并实例化之。

实现

python 3.5实现的经典单例模式

class singleton:
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if not hasattr(cls, "instance"):
            cls.instance = super(singleton, cls).__new__(cls)
        return cls.instance
        

__new__ 函数是python的一个魔术方法，在类被实例化的时候会被调用，参数cls为要被初始化的类。首先通过hasattr内省方法，检查cls是否含有instance参数。如果没有的话，则调用super函数去执行父类。这里也就是执行object的__new__ 函数。super的用法为super(Class, self)。然后通过object的__new__ 函数去实例化类。并赋值给cls的instance。随后返回cls的instance。这样，如果下次再有类被实例化的请求，由于cls有instance参数，所以if语句中not hasattr返回false，则跳过if，直接返回cls的instance。

使用__call__实现单例模式：

class Metasingleton(type):
    _instance = {}

    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        if cls not in cls._instance:
            cls._instance[cls] = super(Metasingleton, cls).__call__(cls)
        return cls._instance[cls]


class singleton(metaclass=Metasingleton):
    def dosomething(self):
        pass
        

__call__是python的一个魔术方法。在把类当作函数调用的时候，会自动调用此方法。元类会控制子类的行为，例如子类的__call__，将会调用Metasingleton的__call__。在__call__函数中，主要难以理解的地方在于通过super的方法实例化类。因为Metasingleton继承自type类，而type类可以类似于函数的方式，实例化类。例如class type(name, bases, dict)。通过调用super类的__call__，其实是间接调用class type(name, bases, dict)。