【Python培訓基礎知識】單例模式

　　單例模式是保證一個類僅有一個例項的設計模式。Windows中的工作管理員就是一個典型的單例模式軟體。Windows工作管理員如圖所示。

　　

　　Windows工作管理員只能開啟一個，即使使用者重複開啟，也只能獲得一個例項，這不同於Word等軟體可以開啟多個例項。這是因為如果有2個視窗同時都能結束程式，那麼在視窗A中結束了某程式，而在視窗B中該程式還保留著;反之，在視窗B中結束了某程式，而在視窗A中該程式還保留著。這樣就會造成衝突，導致系統崩潰。

　　定義單例類的語法格式如下：

　　class 類名(object):

　　def __new__(cls, *args, **kwargs):

　　if not hasattr(cls, '_instance'):

　　# 第一種方式

　　cls._instance = object.__new__(cls)

　　# 第二種方式

　　# cls._instance = super(類名, cls).__new__(cls)

　　return cls._instance

　　建立的單例類繼承了object類。類中定義了一個魔法方法__new__()，__new__()方法是建立例項時呼叫的方法，因此，常說的建立一個例項，其實就是使用這個方法建立的。在__new__()方法中，第一個引數為cls，說明這是一個類方法，後面兩個引數分別為*args和**kwargs。用這個方法來建立唯一例項。__new__()方法中，採用if語句判斷當前類的例項是否存在，如果不存在，那麼需要先建立例項，再返回當前類的例項;如果存在，那麼直接返回當前類的例項。可以採用兩種方式來建立例項，第一種方式是父類object呼叫魔法方法__new__()，引數為當前類本身;第二種是用super()方法，指定呼叫當前類父類的__new__()方法。

　　下面是一個單例類的示例。先編寫一個Singleton類，程式碼如下：

　　

　　再建立Singleton類的兩個例項，程式碼如下：

　　

　　最後透過id()函式生成兩個例項的記憶體地址，從而判斷Singleton類是不是單例類，程式碼如下：

　　

　　執行結果：

　　

　　由執行結果可知，這兩個例項的記憶體地址一致，說明是同一個例項，即生成的是單一例項，也就是說s1和s2其實是這一個例項的不同名稱而已，因此，Singleton類是單例類。

　　在上述示例的基礎上，先建立一個Mother類繼承Singleton類，類中包含例項屬性msg表示菜資訊，例項方法get_food()用於接收並拼接菜資訊msg，例項方法food()用於列印菜資訊msg：

　　

　　再建立Mother類的兩個例項，並分別呼叫get_food()方法將菜資訊作為引數進行傳遞，程式碼如下：

　　

　　最後分別列印這兩個例項的記憶體地址，並呼叫food()方法列印菜資訊，程式碼如下：

　　

　　執行結果：

　　

　　由於Monther類繼承了Singleton類，因此，例項mother1和mother2指向的是同一個記憶體地址，兩次呼叫get_food()方法，引數中的字串會拼接在一起，在呼叫food()方法時，列印結果都是拼接後的“蕃茄雞蛋”。

　　如果在建立Mother類時不繼承Singleton類，那麼執行結果是否發生改變呢?只修改定義Mother類的第一行程式碼，其餘程式碼不變，修改的程式碼如下：

　　

　　執行結果：

　　

　　由兩次的執行結果可知，修改之前列印的兩個記憶體地址是相同的，而修改之後列印的兩個記憶體地址不相同，說明修改之後建立Monther類的兩個例項是不同的例項，因此，這兩個例項分別呼叫get_food()方法時，字串不會進行拼接，呼叫food()方法時列印結果也不相同。

　　綜上所述，單例模式只有唯一例項，解決資源共享問題，節約系統記憶體，提高系統執行效率。