Python 单例模式详解 __new__, import ,__dict__,__metaclass__

定义：
单例模式：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问他的全局访问点。
实现某个类只有一个实例的途径：
1，让一个全局变量使得一个对象被访问，但是他不能防止外部实例化多个对象。
2，让类自身保存他的唯一实例，这个类可以保证没有其他实例可以被创建

    #-*- encoding=utf-8 -*-      print '----------------------方法1--------------------------'      #方法1,实现__new__方法      #并在将一个类的实例绑定到类变量_instance上,      #如果cls._instance为None说明该类还没有实例化过,实例化该类,并返回      #如果cls._instance不为None,直接返回cls._instance      class Singleton(object):          def __new__(cls, *args, **kw):              if not hasattr(cls, '_instance'):                  orig = super(Singleton, cls)                  cls._instance = orig.__new__(cls, *args, **kw)              return cls._instance      class MyClass(Singleton):          a = 1      one = MyClass()      two = MyClass()      two.a = 3      print one.a      #3      #one和two完全相同,可以用id(), ==, is检测      print id(one)      #29097904      print id(two)      #29097904      print one == two      #True      print one is two      #True      print '----------------------方法2--------------------------'      #方法2,有时候我们并不关心生成的实例是否具有同一id，而只关心其状态和行为方式。我们可以允许许多个实例被创建，    # 但所有的实例都共享状态和行为方式共享属性;所谓单例就是所有引用(实例、对象)拥有相同的状态(属性)和行为(方法)      #同一个类的所有实例天然拥有相同的行为(方法),      #只需要保证同一个类的所有实例具有相同的状态(属性)即可      #所有实例共享属性的最简单最直接的方法就是__dict__属性指向(引用)同一个字典(dict)      #可参看:http://code.activestate.com/recipes/66531/      class Borg(object):          _state = {}          def __new__(cls, *args, **kw):              ob = super(Borg, cls).__new__(cls, *args, **kw)              ob.__dict__ = cls._state              return ob      class MyClass2(Borg):          a = 1      one = MyClass2()      two = MyClass2()      #one和two是两个不同的对象,id, ==, is对比结果可看出      two.a = 3      print one.a      #3      print id(one)      #28873680      print id(two)      #28873712      print one == two      #False      print one is two      #False      #但是one和two具有相同的（同一个__dict__属性）,见:      print id(one.__dict__)      #30104000      print id(two.__dict__)      #30104000      '''将所有实例的__dict__指向同一个字典，这样实例就共享相同的方法和属性。对任何实例的名字属性的设置，无论是在__init__中修改还是直接修改，所有的实例都会受到影响。不过实例的id是不同的。要保证类实例能共享属性，但不和子类共享，注意使用cls._shared_state,而不是Borg._shared_state。因为实例是不同的id，所以每个实例都可以做字典的key：    '''    print '----------------------方法3--------------------------'      #方法3:本质上是方法1的升级（或者说高级）版      #使用__metaclass__（元类）的高级python用法      class Singleton2(type):          def __init__(cls, name, bases, dict):              super(Singleton2, cls).__init__(name, bases, dict)              cls._instance = None          def __call__(cls, *args, **kw):              if cls._instance is None:                  cls._instance = super(Singleton2, cls).__call__(*args, **kw)              return cls._instance      class MyClass3(object):          __metaclass__ = Singleton2      one = MyClass3()      two = MyClass3()      two.a = 3      print one.a      #3      print id(one)      #31495472      print id(two)      #31495472      print one == two      #True      print one is two      #True      print '----------------------方法4--------------------------'      #方法4:也是方法1的升级（高级）版本,      #使用装饰器(decorator),      #这是一种更pythonic,更elegant的方法,      #单例类本身根本不知道自己是单例的,因为他本身(自己的代码)并不是单例的      def singleton(cls, *args, **kw):          instances = {}          def _singleton():              if cls not in instances:                  instances[cls] = cls(*args, **kw)              return instances[cls]          return _singleton      @singleton      class MyClass4(object):          a = 1          def __init__(self, x=0):              self.x = x      one = MyClass4()      two = MyClass4()      two.a = 3      print one.a      #3      print id(one)      #29660784      print id(two)      #29660784      print one == two      #True      print one is two      #True      one.x = 1      print one.x      #1      print two.x      #1    print '----------------------方法5--------------------------'  '''python中的模块module在程序中只被加载一次，本身就是单例的。可以直接写一个模块，将你需要的方法和属性，写在模块中当做函数和模块作用域的全局变量即可，根本不需要写类。而且还有一些综合模块和类的优点的方法'''class _singleton(object):  class ConstError(TypeError):    pass  def __setattr__(self,name,value):    if name in self.__dict__:      raise self.ConstError    self.__dict__[name]=value  def __delattr__(self,name):    if name in self.__dict__:      raise self.ConstError    raise NameErrorimport syssys.modules[__name__]=_singleton()python并不会对sys.modules进行检查以确保他们是模块对象，我们利用这一点将模块绑定向一个类对象，而且以后都会绑定向同一个对象了。将代码存放在single.py中：>>> import single>>> single.a=1>>> single.a=2ConstError>>> del single.aConstErrorprint '----------------------方法5--------------------------'  '''当你编写一个类的时候，某种机制会使用类名字，基类元组，类字典来创建一个类对象。新型类中这种机制默认为type，而且这种机制是可编程的，称为元类__metaclass__ 。'''class Singleton(type):  def __init__(self,name,bases,class_dict):    super(Singleton,self).__init__(name,bases,class_dict)    self._instance=None  def __call__(self,*args,**kwargs):    if self._instance is None:      self._instance=super(Singleton,self).__call__(*args,**kwargs)    return self._instanceif __name__=='__main__':  class A(object):    __metaclass__=Singleton      a=A()  b=A()  print id(a),id(b)  '''  结果：34248016 34248016id是相同的。例子中我们构造了一个Singleton元类，并使用__call__方法使其能够模拟函数的行为。构造类A时，将其元类设为Singleton，那么创建类对象A时，行为发生如下：A=Singleton(name,bases,class_dict),A其实为Singleton类的一个实例。创建A的实例时，A()=Singleton(name,bases,class_dict)()=Singleton(name,bases,class_dict).__call__()，这样就将A的所有实例都指向了A的属性_instance上，这种方法与方法1其实是相同的。  '''

多线程时的单例模式：加锁-双重锁定
饿汉式单例类：在类被加载时就将自己实例化（静态初始化）。其优点是躲避了多线程访问的安全性问题，缺点是提前占用系统资源。
懒汉式单例类：在第一次被引用时，才将自己实例化。避免开始时占用系统资源，但是有多线程访问安全性问题。

import threading# 单例类class Singleton():    instance = None    mutex = threading.Lock()    def _init__(self):        pass    @staticmethod    def GetInstance():        if (Singleton.instance == None):            Singleton.mutex.acquire()            if (Singleton.instance == None):                PrintInfo('初始化实例')                Singleton.instance = Singleton()            else:                PrintInfo('单例已经实例化!')            Singleton.mutex.release()        else:            PrintInfo('单例已经实例化')        return Singleton.instancedef clientUI():    Singleton.GetInstance()    Singleton.GetInstance()    Singleton.GetInstance()    returnif __name__ == '__main__':    clientUI();