【一】为什么要单例模式

单例设计模式：

• 一个类只允许创建一个对象（或者实例），那这个类就是一个单例类，这种设计模式就叫作单例设计模式，简称单例模式。

• 当一个类的功能比较单一，只需要一个实例对象就可以完成需求时，就可以使用单例模式来节省内存资源。

  【二】如何实现一个单例

  • 要实现一个单例，我们需要知道要重点关注的点是哪些？

    • 考虑对象创建时的线程安全问题

    • 考虑是否支持延迟加载

    • 考虑获取实例的性能是否高（是否加锁）

  • 在python中，我们可以使用多种方法来实现单例模式

    • 使用模块

    • 使用装饰器

    • 使用类（方法）

    • 基于__new__方法实现

    • 基于元类metaclass实现

    # 创建一个普通的类
    class Student:
        ...
    ​
    ​
    # 实例化类得到对象 --- 类只要加 () 实例化就会产生一个全新的对象
    # 查看对象  --- 发现虽然是同一个类实例化得到的对象，但是对象的地址不一样
    # 每次使用都要重新打开，内存占用过高
    stu_one = Student()
    print(id(stu_one))  # 1764834580640
    stu_two = Student()
    print(id(stu_two))  # 1764834304080

    单例模式的实现

    # 方式一：
    class MyType(type):
        def __init__(cls,class_name,class_bases,class_name_space):
            # 给自己的类中加一个属性 instance 初始值是none
            cls.instance = None
            super().__init__(class_name,class_bases,class_name_space)
    ​
        def __call__(self, *args, **kwargs):
            obj = super().__call__(*args,**kwargs)
            # 判断 只要有就返回他不创建，没有就创建再返回
            if not self.instance:
                self.instance =obj
            return self.instance
    ​
    ​
    class Student(metaclass=MyType):
        ...
    ​
    ​
    stu_one = Student()
    print(id(stu_one))      # 2645492891216
    stu_two = Student()
    print(id(stu_two))      # 2645492891216
    ​
    # 定制类的属性 ---》 元类 __init__
    # 定制对象的属性 ---> 元类 __call__
    ​
    ​
    # 方式二
    # 使用装饰器
    # outer 接受cls类作为参数
    def outer(cls):
        # 定义一个字典，键为cls，初始值为none，永远存储cls的单例实例
        instance = {'cls':None}
    ​
        def inner(*args, **kwargs):
            # 使用nonlocal关键字声明 instance变量，这意味着inner函数将修改在outer函数中定义的instance变量，而不是创建一个新的
            nonlocal instance
            # 进行判断是否有cls
            if not instance['cls']:
                instance['cls'] = cls(*args, **kwargs)
            return instance['cls']
    ​
        return inner
    ​
    ​
    @outer
    class Student:
        ...
    ​
    ​
    stu_one = Student()
    print(id(stu_one))      # 1384468577632
    stu_two = Student()
    print(id(stu_two))      # 1384468577632