08-27-周三_17-09-29

Python/Python面向对象/设计模式.md

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+# 单例模式
+
+单例模式（Singleton Pattern）是一种创建型设计模式，它确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。
+
+## 应用场景
+
+1. 数据库连接池
+2. 配置管理器
+3. 日志记录器
+4. 线程池管理
+5. 缓存管理
+
+## 实现方式
+
+在Python中实现单例模式有多种方式：
+
+1. 使用`__new__`方法（基本实现）：
+
+```python
+class Singleton:
+    _instance = None
+
+    def __new__(cls, *args, **kwargs):
+        if not cls._instance:
+            cls._instance = super().__new__(cls)
+        return cls._instance
+```
+
+2. 使用装饰器实现（更优雅的方式）：
+
+```python
+def singleton(cls):
+    _instance = {}
+    def inner(*args, **kwargs):
+        if cls not in _instance:
+            _instance[cls] = cls(*args, **kwargs)
+        return _instance[cls]
+    return inner
+
+@singleton
+class Config:
+    def __init__(self):
+        self.config = {}
+```
+
+3. 使用元类实现（更高级的方式）：
+
+```python
+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 Database(metaclass=SingletonMeta):
+    def __init__(self):
+        self.connection = None
+```
+
+## 优点
+
+1. 保证一个类只有一个实例，减少内存开销
+2. 避免对资源的多重占用
+3. 提供了对唯一实例的全局访问点
+4. 实现了对实例创建的控制
+
+## 缺点
+
+1. 单例模式可能隐藏了类之间的依赖关系
+2. 单例模式违反了单一职责原则
+3. 在并发环境下需要特殊处理
+4. 测试时可能会遇到困难
+
+## 最佳实践
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+1. 优先考虑使用模块级别的变量（Python 模块天然是单例的）
+2. 如果需要类级别的单例，推荐使用装饰器方式
+3. 需要继承时，使用元类方式
+4. 在多线程环境下，需要添加线程锁保证线程安全
+
+```python
+import threading
+
+class ThreadSafeSingleton:
+    _instance = None
+    _lock = threading.Lock()
+    
+    def __new__(cls):
+        if cls._instance is None:
+            with cls._lock:
+                if cls._instance is None:
+                    cls._instance = super().__new__(cls)
+        return cls._instance
+```