單例模式

單例模式（Singleton Pattern）是一種常用的軟件設計模式，該模式的主要目的是確保某一個類只有一個實例存在。當你希望在整個系統中，某個類只能出現一個實例時，單例對象就能派上用場。

比如，某個服務器程序的配置信息存放在一個文件中，客戶端通過一個 AppConfig 的類來讀取配置文件的信息。如果在程序運行期間，有很多地方都需要使用配置文件的內容，也就是說，很多地方都需要創建 AppConfig 對象的實例，這就導致系統中存在多個 AppConfig 的實例對象，而這樣會嚴重浪費內存資源，尤其是在配置文件內容很多的情況下。事實上，類似 AppConfig 這樣的類，我們希望在程序運行期間只存在一個實例對象。

在 Python 中，我們可以用多種方法來實現單例模式：

使用模塊

其實，Python 的模塊就是天然的單例模式，因為模塊在第一次導入時，會生成.pyc文件，當第二次導入時，就會直接加載.pyc文件，而不會再次執行模塊代碼。因此，我們只需把相關的函數和數據定義在一個模塊中，就可以獲得一個單例對象了。如果我們真的想要一個單例類，可以考慮這樣做：

將上面的代碼保存在文件mysingleton.py中，然后這樣使用：

使用__new__

為了使類只能出現一個實例，我們可以使用__new__來控制實例的創建過程，代碼如下：

在上面的代碼中，我們將類的實例和一個類變量_instance關聯起來，如果cls._instance為 None 則創建實例，否則直接返回cls._instance。

執行情況如下：

使用裝飾器

我們知道，裝飾器（decorator）可以動態地修改一個類或函數的功能。這里，我們也可以使用裝飾器來裝飾某個類，使其只能生成一個實例，代碼如下：

在上面，我們定義了一個裝飾器singleton，它返回了一個內部函數getinstance，該函數會判斷某個類是否在字典instances中，如果不存在，則會將cls作為 key，cls(*args, **kw)作為 value 存到instances中，否則，直接返回instances[cls]。

使用 metaclass

元類（metaclass）可以控制類的創建過程，它主要做三件事：

攔截類的創建修改類的定義返回修改后的類

使用元類實現單例模式的代碼如下：

小結Python 的模塊是天然的單例模式，這在大部分情況下應該是夠用的，當然，我們也可以使用裝飾器、元類等方法

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