单例模式如何保证实例的唯一性

前言

什么是单例模式

• 指一个类只有一个实例，且该类能自行创建这个实例的一种创建型设计模式。
• 使用目的：确保在整个系统中只能出现类的一个实例，即一个类只有一个对象。对于频繁使用的对象，“忽略”创建时的开销。

• 特点：

  • 单例类只有一个实例对象；
  • 该单例对象必须由单例类自行创建；
  • 单例类对外提供一个访问该单例的全局访问点；

如何保证实例的唯一性

那么，如何保证实例的唯一性？

Java 的解决方案之一

对于 Java 来说，要确保类的构造方法是私有的，使用 static final 的私有成员变量存放这个唯一实例。我们还要提供一个获取实例的接口（由于我们要通过类名获取实例，所以接口方法是 static 的）。实现如下：

public class Singleton {
    private static final Singleton instance=new Singleton();
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

我们知道，对于 static 的变量，类所有的实例都可以共享这个变量，我们可以直接通过类名来访问它。再使用 final 修饰这个变量，使得它不能再被改变。

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Python 的解决方案之一

以下为 Python 使用装饰器实现的单例模式。这里将不可变的类地址存放在了 dict 中，值为那个唯一的实例。

def Singleton(cls):
    _instance = {}

    def getInstance(*args, **kwargs):
        if cls not in _instance:
            _instance[cls] = cls()
        return _instance[cls]
    return getInstance

@Singleton
class test_singleton:
    def __init__(self):
        pass

def main():
    class1 = test_singleton()
    class2 = test_singleton()
    print('class1 id: {}, class2 id: {}'.format( id(class1), id(class2)))
    print(class1 == class2)

main()

# class1 id: 1814844368152, class2 id: 1814844368152
# True

参考

• Creating a singleton in Python
• 单例模式（单例设计模式）详解

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