单例模式确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。在Python中 ，装饰器是实现这一设计模式的优雅方式。本章将探索单例装饰器的三种不同实现途径。
7.1 实现Singleton模式
最基本的形式是通过装饰器来确保类的实例化仅发生一次。
def singleton(cls):
_instance = {}
def get_instance(*args, **kwargs):
if cls not in _instance:
_instance[cls] = cls(*args, **kwargs)
return _instance[cls]
return get_instance
@singleton
class MySingleton:
def __init__(self, value=None):
self.value = value or "default"
s1 = MySingleton("instance one")
s2 = MySingleton("instance two")
print(s1.value) # 输出: instance one
print(s2.value) # 输出: instance one ，证明s1和s2是同一个实例7.2 类装饰器实现单例类装饰器提供了一种面向对象的方式来实现单例模式，可以封装更多的逻辑。
class SingletonMeta(type):
_instances = {}
def __call__(cls, *args, **kwargs):
if cls not in cls._instances:
cls._instances[cls] = super().__call__(*args, **kwargs)
return cls._instances[cls]
class SingletonClass(metaclass=SingletonMeta):
def __init__(self, value=None):
self.value = value or "singleton class instance"
obj1 = SingletonClass("first init")
obj2 = SingletonClass("second init")
print(obj1.value) # 输出: first init
print(obj2.value) # 同样输出: first init7.3 线程安全的单例模式在多线程环境下，上述实现可能面临竞态条件。使用threading.Lock确保线程安全。
import threading
def thread_safe_singleton(cls):
_instance = {}
_lock = threading.Lock()
def get_instance(*args, **kwargs):
with _lock:
if cls not in _instance:
_instance[cls] = cls(*args, **kwargs)
return _instance[cls]
return get_instance
@thread_safe_singleton
class ThreadSafeSingleton:
def __init__(self, value=None):
self.value = value or "thread safe singleton"
# 在多线程环境中测试ThreadSafeSingleton
# （此处省略多线程测试代码 ，但在实际应用中需确保测试环境支持并发验证）通过这些方法 ，我们不仅实现了单例模式的基本逻辑，还考虑到了线程安全，确保了在并发环境下的正确性。这些实现展示了装饰器在设计模式应用中的强大与灵活性。
