1.什麼是單例模式 單例模式（Singleton Pattern）是一種常用的軟體設計模式，該模式的主要目的是確保某一個類只有一個例項存在。當你希望在整個系統中，某個類只能出現一個例項時，單例物件就能派上用場。單例模式能控制一個類只能產生一個物件。 2.為什麼需要單例模式

• 當每個例項都會佔用資源，而且例項初始化會影響效能，這個時候就可以考慮使用單例模式，它給我們帶來的好處是隻有一個例項佔用資源，並且只需初始化一次；
• 當有同步需要的時候，可以通過一個例項來進行同步控制，比如對某個共享檔案（如日誌檔案）的控制，對計數器的同步控制等，這種情況下由於只有一個例項，所以不用擔心同步問題。

3.單例模式應用場景

• Python的logger就是一個單例模式，用以日誌記錄
• Windows的資源管理器是一個單例模式
• 執行緒池，資料庫連線池等資源池一般也用單例模式
• 網站計數器

4.在 Python 中，實現單例模式的四種方式：

• 使用模組
• 使用 __new__
• 使用裝飾器（decorator）
• 使用元類

4.1 使用模組     Python 的模組就是天然的單例模式，因為模組在第一次匯入時，會生成 .pyc 檔案，當第二次匯入時，就會直接載入 .pyc 檔案，而不會再次執行模組程式碼。因此，我們只需把相關的函式和資料定義在一個模組中，就可以獲得一個單例物件了。 如果我們真的想要一個單例類，可以考慮這樣做：

# mysingleton.py 
class My_Singleton(object): 
    def foo(self): 
        pass 
my_singleton = My_Singleton()

將上面的程式碼儲存在檔案 mysingleton.py 中，然後這樣使用：

from mysingleton import my_singleton
my_singleton.foo()

4.2 使用裝飾器     裝飾器維護一個字典物件instances，快取了所有單例類，只要單例不存在則建立，已經存在直接返回該例項物件。 我們定義一個裝飾器 singleton，它返回了一個內部函式 wrapper，該函式會判斷某個類是否在字典 instances 中，如果不存在，則會將 cls 作為 key，cls(*args, **kw) 作為 value 存到 instances 中，否則，直接返回 instances[cls]。 使用裝飾器實現單例模式的程式碼如下：

def singleton(cls):
    instances = {}

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

    return wrapper


@singleton
class Foo(object):
    pass

4.3 使用__new__ __new__方法：  __new__()方法用於定義建立物件時執行的操作 object類中的__new__()方法完成物件建立過程中的記憶體空間申請，物件屬性初始化等一系列的操作。__new__是真正建立例項物件時用到的方法，所以重寫基類的__new__方法，以此來保證建立物件的時候只生成一個例項。 注意事項：     1.__new__()方法建立物件時自動執行。      2.覆蓋object類中的__new__方法後建立物件    將執行覆蓋後的方法。 注意事項：   __new__()方法僅僅是python開放出來給使用者干預建立物件時的一個操作入口，該方法並不是直接完成分配記憶體、建立物件的操作，建立物件的操作由python底層統一管理。 使用__new__方法實現單例模式的程式碼如下：

class Singleton(object):
    _instance = None

    def __new__(cls, *args, **kw):
        if not cls._instance:
            cls._instance = super(Singleton, cls).__new__(cls, *args, **kw)
        return cls._instance

class MyClass(Singleton):
    pass

foo1 = MyClass()
foo2 = MyClass()
print(foo1)
print(foo2)

4.4 使用元類 元類是用於建立類物件的類，類物件建立例項物件時一定會呼叫__call__方法，因此在呼叫__call__時候保證始終只建立一個例項即可，type是python中的一個元類。 元類（metaclass）可以控制類的建立過程，它主要做三件事： 　　攔截類的建立 　　修改類的定義 　　返回修改後的類 使用元類實現單例模式的程式碼如下：

class Singleton(type):
    _instances = {}
    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        if cls not in cls._instances:
            cls._instances[cls] = super(Singleton, cls).__call__(*args, **kwargs)
        return cls._instances[cls]

# Python2
# class MyClass(object):
#     __metaclass__ = Singleton

# Python3
class MyClass(metaclass=Singleton):
    pass

foo1 = MyClass()
foo2 = MyClass()
print(foo1)
print(foo2)