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爲單例類的特殊類。通過單例模式可以保證系統中一個類只有一個實例而且該實例易於外界訪問，從而方便對實例個數的控制並節約系統資源。如果希望在系統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。
單例模式的要點有三個；一是某個類只能有一個實例；二是它必須自行創建這個實例；三是它必須自行向整個系統提供這個實例。在Python中，單例模式有以下幾種實現方式。
方法一、實現__new__方法，然後將類的一個實例綁定到類變量_instance上；如果cls._instance爲None，則說明該類還沒有被實例化過，new一個該類的實例，並返回；如果cls._instance不爲None，直接返回_instance，代碼如下：
class Singleton(object):
def __new__(cls, *args, **kwargs):
if not hasattr(cls, '_instance'):
orig = super(Singleton, cls)
cls._instance = orig.__new__(cls, *args, **kwargs)
return cls._instance
class MyClass(Singleton):
a = 1
one = MyClass()
two = MyClass()
# one和two完全相同,可以用id(), ==, is檢測
print id(one) # 29097904
print id(two) # 29097904
print one == two # True
print one is two # True
方法二：本質上是方法一的升級版，使用__metaclass__（元類）的高級python用法，具體代碼如下：
class Singleton2(type):
def __init__(cls, name, bases, dict):
super(Singleton2, cls).__init__(name, bases, dict)
cls._instance = None
def __call__(cls, *args, **kwargs):
if cls._instance is None:
cls._instance = super(Singleton2, cls).__call__(*args, **kwargs)
return cls._instance
class MyClass2(object):
__metaclass__ = Singleton2
a = 1
one = MyClass2()
two = MyClass2()
print id(one) # 31495472
print id(two) # 31495472
print one == two # True
print one is two # True
方法三、使用Python的裝飾器(decorator)實現單例模式，這是一種更Pythonic的方法；單利類本身的代碼不是單例的，通裝飾器使其單例化，代碼如下：
def singleton(cls, *args, **kwargs):
instances = {}
def _singleton():
if cls not in instances:
instances[cls] = cls(*args, **kwargs)
return instances[cls]
return _singleton
@singleton
class MyClass3(object):
a = 1
one = MyClass3()
two = MyClass3()
print id(one) # 29660784
print id(two) # 29660784
print one == two # True
print one is two # True
