Python中的Singleton （单件）模式

我知道的一种在python中Singleton mode的实现如下：class Foo: passdefinstance(): global inst try: inst except: inst = Foo() return inst该实现的优点就是简单和直观，但缺点也同样明显：需要客户代码显式知道一个叫instance()的方法来创建该类的对象；
在并发环境下这种实现并不可靠；
第2点是相当严重的一个缺陷，如果你用了上面的代码，那只能祈祷不要有1个以上的实例出现（虽然几率较低，但还是有可能），否则就会出现稀奇古怪的问题。一个稍微好些实现如下：classSingleton(object): objs = {} def __new__(cls, *args, **kv): if cls in cls.objs: return cls.objs[cls] cls.objs[cls] = object.__new__(cls)这个实现解决了第一个缺点，那些只需要一个实例的类想实现Singleton mode，只要从Singleton类继承即可，无论在代码的哪里实例化该类，都只存在该类的一个实例。 为了解决第2个缺点，一个进化的版本出现了，如下：classSingleton(object): objs = {} objs_locker = threading.Lock()
def __new__(cls, *args, **kv): if cls in cls.objs: return cls.objs[cls]
cls.objs_locker.acquire() try: if cls in cls.objs: ## double checklocking return cls.objs[cls] cls.objs[cls] = object.__new__(cls) finally: cls.objs_locker.release()是不是看着眼熟，对了，这就是在Singleton mode中经典的双检查锁机制，该机制确保了在并发环境下Singleton mode的正确实现。 到此为止，上面提到的2个缺点都被进化后的代码解决了，看上去已经很完美了，但是故事到此还没有结束，不知道你是否看出来改进后的代码还有什么问题吗？ 再继续之前，先介绍关于__new__和__init__的基础知识，Python的经典类和新式类都支持__init__函数，但只有新式类支持__new__函数，在一个新式类创建过程中，Python解释器会先调用该类的__new__函数创建实例，然后在调用__init__函数初始化这个实例，如果这些函数不存在，就会调用Python默认提供的版本，但如果用户提供了这些函数的实现，就会调用用户实现的版本。 上面改进后的代码也存在2个问题：如果用户提供了自定义版本的__new__函数，会覆盖或者干扰到Singleton类中__new__的执行，但是这种情况出现的概率极小，因为很少有用户会定制类实例的创建过程；
如果用户提供了自定义版本的__init__函数，那么每次实例化该类的时候，__init__都会被调用到，这显然是不应该的，__init__只应该在创建实例的时候被调用一次；
为了解决__init__被多次调用的问题，一个更高级（同时也更复杂）的版本如下：classSingleton(object): objs = {} objs_locker = threading.Lock()
def __new__(cls, *args, **kv): if cls in cls.objs: return cls.objs[cls]['obj']
cls.objs_locker.acquire() try: if cls in cls.objs: ## double checklocking return cls.objs[cls]['obj'] obj = object.__new__(cls) cls.objs[cls] = {'obj': obj,'init': False} setattr(cls, '__init__',cls.decorate_init(cls.__init__)) return cls.objs[cls]['obj']
finally: cls.objs_locker.release() @classmethod def decorate_init(cls, fn): def init_wrap(*args): if not cls.objs[cls]['init']: fn(*args) cls.objs[cls]['init'] = True return
return init_wrap 看到这里，你可能会想：一件简单的事情，有必要搞的那么复杂么？我的回答是：根据情况而定。如果你的运行环境不存在并发的情况，而且客户代码对额外的工作量（记住instance()这个函数）不在意的话，本文最开始的那段代码是最适合的；
即使存在并发环境，但客户代码对额外的工作量（除了记住每个实例化函数，还要记得在同一个地方调用，并且要保证调用顺序）还是不太在意的话，那就在程序启动阶段初始化所有的单件实例，本文最开始的那段代码还是很合适的；
如果有并发存在，并且客户很懒（懒是程序员的一种美德），不愿意记住太多和业务无关的东西，也不愿意费神集中初始化单件，并且还要保证初始化顺序，而且集中初始化在某些情况下（如有插件的系统中）是不可能的，那么还是使用最后这段复杂的代码吧。
有得必有失简单的实现，代码逻辑清晰，维护量小，修改也很简单，但是应用环境受限（上面前2点所述），并且一些初始化工作交由客户来完成（调用instance函数），在小系统中这不是问题，但在一个大系统中，这会变成一个很明显的负担（特别是在实例化函数命名不统一的时候）。 复杂的实现，所有创建操作在一处完成，不对环境作假设，不给客户带来任何负担，像普通类一样使用，最重要的是将单件创建（基类）和业务代码（继承类）分开，划分清晰；缺点是代码复杂，不好维护和修改，需要一定的Python高级语言特性。