Python单例模式实现详解：从基础到多线程安全

何川

发布时间：2026-10-13| 6人浏览过

原创

本文系统总结Python中单例模式的四种实现方式，包括文件级、类级、基于__new__方法以及基于metaclass元类的方式。重点解析多线程环境下的单例实现，通过双重检查锁定机制解决竞态条件，确保对象唯一性。

一、单例模式

单例模式的实现方式主要包含四种：文件级单例、类级单例、基于__new__方法实现的单例，以及基于metaclass（元类）方式实现的单例。

以下是使用类实现单例模式的具体代码示例：

class Sigletion(objects):
  import time
  def __init__(self):
    time.sleep(1)
  @classmethod
  def instance(cls,*args,**kwargs)
    if not hasattr(Sigletion,'_instance'):
      Sigletion._instance=Sigletion(*args,**kwargs)
    return Sigletion._instance

import threading

daf task(arg):
  obj=Sigletion.instance()
  print(obj)

for i in range(10):
  t=threading.Thread(target=task,args=[i,])
  t.start()

接下来介绍基于__new__方法实现单例模式的方式。

import time
import threading
class Singleton(object):
  _instance_lock=threading.Lock()
  def __init__(self):
    pass
  def __new__(cls, *args, **kwargs):
    if not hasattr(Singleton,"_instance"):
      with Singleton._instance_lock:
        if not hasattr(Singleton,"_instance"):
          Singleton._instance=object.__new__(cls,*args,**kwargs)
    return Singleton._instance

obj1=Singleton()
obj2=Singleton()
print(obj1,obj2)

def task(arg):
  obj = Singleton()
  print(obj)

for i in range(10):
  t = threading.Thread(target=task,args=[i,])
  t.start()

最后探讨基于metaclass方式实现单例模式的方案。

理解对象与类的创建机制至关重要： 1. 对象由类创建，在实例化对象时，类的__init__方法会自动执行；当调用对象()时，则执行类的__call__方法。 2. 类由type创建，在定义类时，type的__init__方法会自动执行；当调用类()时，则执行type的__call__方法，该方法内部依次调用类的__new__方法和__init__方法。

# 第0步: 执行type的 __init__ 方法【类是type的对象】
class Foo:
  def __init__(self):
    pass

  def __call__(self, *args, **kwargs):
    pass

# 第1步: 执行type的 __call__ 方法
#    1.1 调用 Foo类（是type的对象）的 __new__方法，用于创建对象。
#    1.2 调用 Foo类（是type的对象）的 __init__方法，用于对对象初始化。
obj = Foo()
# 第2步：执行Foodef __call__ 方法
obj()
"""

import threading

class SingletonType(type):
  _instace_lock=threading.Lock()
  def __call__(cls, *args, **kwargs):
    if not hasattr(cls, "_instance"):
      with SingletonType._instace_lock:
        if not hasattr(cls, "_instance"):
          cls._instance = super(SingletonType,cls).__call__(*args, **kwargs)
    return cls._instance
class Foo(metaclass=SingletonType):
  def __init__(self,name):
    self.name=name


obj1 = Foo('name')
obj2 = Foo('name')
print(obj1,obj2)