# 前言
本系列的第五篇
這次是單例模式(Singleton)

# 單例模式
一種創建型設計模式，它確保一個類別在整個應用程序中只能有一個實體，並提供一個全局訪問點來存取該實體。

適合用在需要確保系統中某個類別只能存在一個實體的場景，例如：

* 日誌管理：應用程式中的日誌工具通常應該是單一的，讓整個系統都能共享同一個日誌實體。
* 配置管理：一個應用程式的配置通常只應該被建立一次，所有的模組共享相同的配置實體。
* 連接池(connect pool)：在資料庫或資源連接池中，單例模式可以確保連接池被全域共享，避免重複建立。

from typing_extensions import Self

class Singleton():
    _instance = None

    def __new__(cls) -> Self:
        if cls._instance == None:
            cls._instance = super().__new__(cls)

        return cls._instance
    
if __name__ == "__main__":
    s1 = Singleton()
    print(id(s1))

    s2 = Singleton()
    print(id(s2))

    print(s1 is s2)

這裡使用`id()`來檢查記憶體位址
並且用`is`去判斷是否為相同的物件

得到的輸出為

2769516866944
2769516866944
True

然而這個是比較經典的版本
在`Python`中，單例模式也能透過裝飾器`decorator`來實作
可以將需要的類別改成單例模式而不需要改變原先的原始碼

# Decorator version
def singleton(cls):
    instances = {} # 透過字典儲存

    def get_instance(*args, **kwargs):
        if cls not in instances:
            instances[cls] = cls(*args, **kwargs)  # 創建實例並存儲
        return instances[cls]

    return get_instance

@singleton
class SingletonClass:
    def __init__(self, value):
        self.value = value

if __name__ == "__main__":
    s1 = SingletonClass(10)
    s2 = SingletonClass(20)

    print(s1 is s2)
    print(s1.value)
    print(s2.value)

輸出的結果為

True
10
10

運作邏輯大致如下
當程式執行到`s1 = SingletonClass(10)`的時候
此時裝飾器檢查時發現尚未建立實例
執行`__init__`這個`method`，將10寫入
而執行到`s2 = SingletonClass(20)`時
裝飾器發現已經建立該實例
就不再執行`__init__`，而是直接回傳之前建立過的實例
故`s1.value`跟`s2.value`都是10

# 心得
概念很簡單，實務上也很常見
但實作時花了點時間研究`__init__`跟`__new__`這兩個特殊method的差別
才順利寫出來