單例模式是一種常用的軟件設計模式。在它的核心結構中只包含一個被稱為單例類的特殊類。通過單例模式可以保證系統(tǒng)中一個類只有一個實例而且該實例易于外界訪問，從而方便對實例個數(shù)的控制并節(jié)約系統(tǒng)資源。如果希望在系統(tǒng)中某個類的對象只能存在一個，單例模式是最好的解決方案。

__new__()在__init__()之前被調用，用于生成實例對象。利用這個方法和類的屬性的特點可以實現(xiàn)設計模式的單例模式。單例模式是指創(chuàng)建唯一對象，單例模式設計的類只能實例化一次。

In [15]: class Singleton:
    ...:     def __new__(cls, *args, **kwargs):
    ...:         if not hasattr(cls, '_instance'):
    ...:             cls._instance = super().__new__(cls, *args, **kwargs)
    ...:         return cls._instance
    ...:

In [16]: class MyClass(Singleton):
    ...:     a = 1
    ...:

In [17]: my_class1 = MyClass()

In [18]: my_class2 = MyClass()

In [19]:

In [19]: my_class1.a
Out[19]: 1

In [20]: my_class2.a
Out[20]: 1

In [21]: my_class1 is my_class2
Out[21]: True

上面使用__new__來實現(xiàn)單例，下面我們使用元類來實現(xiàn)以下。

import threading
import traceback


class SingletonMetaclass(type):

    def __init__(cls, name, bases, attrs):

        cls._instance = None

        cls._lock = threading.Lock()

    def __call__(cls, *args, **kwargs):

        result = None

        cls._lock.acquire()

        try:

            if cls._instance is not None:
                result = cls._instance
            else:
                result = cls._instance = super().__call__(*args, **kwargs)

        except BaseException:

            traceback.print_exc()

        finally:

            cls._lock.release()

        return result


class Singleton(metaclass=SingletonMetaclass):

    pass


In [23]: class MyClass(Singleton):
    ...:     a = 1
    ...:

In [24]: my_class1 = MyClass()

In [25]: my_class2 = MyClass()

In [26]: my_class1.a
Out[26]: 1

In [27]: my_class2.a
Out[27]: 1

In [28]:

In [28]: my_class1 is my_class2
Out[28]: True

參考文章:

深刻理解Python中的元類(metaclass)以及元類實現(xiàn)單例模式
深入理解Python中的元類(metaclass)