《Python 单例模式全景解析:从基础到线程安全的三种高阶实现(双检锁 / metaclass / module)》
一、引言:为什么单例模式在 Python 中依然重要?
Python 自 1991 年诞生以来,以其简洁优雅的语法、强大的标准库和跨领域生态,迅速成为 Web 开发、数据科学、人工智能、自动化脚本等领域的主力语言。它被称为“胶水语言”,不仅因为它能轻松整合其他语言的模块,更因为它灵活的对象模型让开发者可以自由组织代码结构。
在实际工程中,我们经常需要确保某些对象在全局范围内只有一个实例,例如:
- 数据库连接池
- 日志管理器
- 配置中心
- 线程池
- 缓存管理器
这些场景都需要单例模式(Singleton Pattern)。
然而,Python 的动态特性让单例模式的实现方式远比 Java、C++ 等语言更灵活,同时也更容易踩坑。尤其是在多线程环境下,如果实现不当,就会出现多个实例并发创建的问题。
因此,这篇文章将带你从基础到进阶,系统掌握三种线程安全的 Python 单例写法:
- 双检锁(Double-Checked Locking)
- metaclass 元类单例