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详解Python 模拟实现单子

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Python 模拟实现单例的完整攻略如下：

1. 什么是单例模式

单例模式是一种常用的软件设计模式，在应用程序中保证某个类只有一个实例，并且提供一个全局访问点来访问这个实例。单例模式有助于减少系统中不必要的对象，并提供了更好的资源管理和访问控制。

2. 如何实现单例模式

实现单例模式的方法有多种，这里介绍两种：

2.1 使用模块

使用模块可以方便地实现单例模式。模块在Python中只会被导入一次，因此模块中定义的变量和函数都可以被认为是全局唯一的实例。例如：

# module_singleton.py
class Singleton(object):
    pass

singleton = Singleton()

在应用程序中，只需要导入模块 module_singleton 即可访问单例对象 singleton，代码示例如下：

# main.py
from module_singleton import singleton

print(singleton)  # <module_singleton.Singleton object at 0x7f9f9a7a20b8>

2.2 使用装饰器

使用装饰器可以更加灵活地实现单例模式。例如：

def singleton(cls):
    instances = {}
    def getinstance(*args, **kwargs):
        if cls not in instances:
            instances[cls] = cls(*args, **kwargs)
        return instances[cls]
    return getinstance

@singleton
class Singleton(object):
    pass

在应用程序中，只需要使用装饰器 @singleton 修饰需要成为单例模式的类即可，代码示例如下：

# main.py
from singleton_decorator import Singleton

s1 = Singleton()
s2 = Singleton()
print(s1)  # <__main__.Singleton object at 0x7f9f9a7b3cf8>
print(s2)  # <__main__.Singleton object at 0x7f9f9a7b3cf8>
print(s1 == s2)  # True

3. 单例模式的应用

单例模式的应用非常广泛，例如：

3.1 数据库连接池

在多线程环境下，数据库连接池是非常常见的应用场景。通过使用单例模式，可以确保数据库连接池中的连接保持全局唯一，从而避免连接泄漏和资源浪费。

import mysql.connector.pooling

class DatabaseConnectionPool(object):
    __pool = None

    def __init__(self, **kwargs):
        if not self.__pool:
            self.__class__.__pool = mysql.connector.pooling.MySQLConnectionPool(**kwargs)

    def get_connection(self):
        return self.__class__.__pool.get_connection()

# 在应用程序中，只需要实例化一次 `DatabaseConnectionPool` 即可获取到全局唯一的连接池
pool = DatabaseConnectionPool(pool_size=5, user='root', password='123456', host='127.0.0.1', database='test')
conn1 = pool.get_connection()
conn2 = pool.get_connection()
print(conn1)  # <mysql.connector.connection_cext.CMySQLConnection object at 0x7f9f9a80af60>
print(conn2)  # <mysql.connector.connection_cext.CMySQLConnection object at 0x7f9f9a80af60>
print(conn1 == conn2)  # True

3.2 日志记录器

在大型应用程序中，日志记录器是非常重要的组件。通过使用单例模式，可以确保所有的日志信息都被发送到同一个实例中，从而更好地管理和调试日志信息。例如：

import logging

class Logger(object):
    __logger = None

    def __init__(self, name):
        if not self.__logger:
            self.__class__.__logger = logging.getLogger(name)
            self.__class__.__logger.setLevel(logging.DEBUG)
            formatter = logging.Formatter('%(asctime)s - %(name)s - %(levelname)s - %(message)s')
            ch = logging.StreamHandler()
            ch.setLevel(logging.DEBUG)
            ch.setFormatter(formatter)
            self.__class__.__logger.addHandler(ch)

    def debug(self, msg, *args, **kwargs):
        self.__class__.__logger.debug(msg, *args, **kwargs)

# 在应用程序中，只需要实例化一次 `Logger` 即可获取到全局唯一的记录器
logger = Logger('mylogger')
logger.debug('Hello, world!')  # 2021-05-22 17:40:53,100 - mylogger - DEBUG - Hello, world!
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