Python 如何让一个类只允许单例且线程安全

Python线程安全单例推荐两种方案：一是重写__new__加双重检查锁，确保全局唯一实例；二是用装饰器封装单例逻辑，复用性强且简洁。

Python 中实现线程安全的单例模式，核心是确保**全局只有一个实例**，且在多线程环境下**不会重复创建**。最稳妥、推荐的方式是使用 模块级单例 + __new__ 加锁，或更简洁可靠的 装饰器 + 双重检查锁定（Double-Checked Locking）。下面给出两种生产可用的方案。

方案一：重写 __new__ + 线程锁（推荐）

在类的 __new__ 方法中控制实例化，并用 threading.Lock 保证首次初始化的原子性。这是最直观、易理解、可继承的写法。

import threading
class Singleton:
_instance = None
_lock = threading.Lock()
def __new__(cls):
    if cls._instance is None:
        with cls._lock:
            if cls._instance is None:  # 双重检查
                cls._instance = super().__new__(cls)
    return cls._instance

def __init__(self):
    # 注意：__init__ 可能被多次调用（因为 __new__ 返回已有实例时仍会执行 __init__）
    # 所以初始化逻辑建议放在 __new__ 中，或加标志位避免重复初始化
    pass

用 threading.Lock 防止多个线程同时进入创建逻辑
双重检查（两次 if _instance is None）避免每次调用都加锁，提升性能
若需在 __init__ 中做一次性初始化，建议加一个 _initialized = False 标志位控制

方案二：装饰器方式（简洁、复用性强）
把单例逻辑抽离为装饰器，适用于任意类，代码更干净，也天然支持线程安全。

							

								
								

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import threading
from functools import wraps
def singleton(cls):
instances = {}
lock = threading.Lock()
@wraps(cls)
def get_instance(*args, **kwargs):
    if cls not in instances:
        with lock:
            if cls not in instances:
                instances[cls] = cls(*args, **kwargs)
    return instances[cls]
return get_instance
@singleton
class DatabaseConnection:
def init(self):
print("Connecting to database...")  # 只会打印一次

装饰器内部用字典缓存实例，lock 保护首次创建过程
支持带参数的类（*args, **kwargs），但注意：所有参数必须一致，否则可能意外创建多个实例（通常单例不依赖构造参数）
若需参数化单例（如按配置名区分），可扩展为 @singleton(key="db_prod") 形式

补充说明：为什么不用 __dict__ 或模块导入？
模块本身就是单例，直接写 my_singleton.py 定义一个实例是最简单的方式，但它不是“类的单例”，而是“模块单例”。如果你需要：

继承该类（比如 class MyService(Singleton)）→ 必须用类内机制（方案一或二）
延迟初始化（首次访问才创建）→ 模块级无法满足
运行时动态控制生命周期（如重置单例）→ 类方式更灵活

小提醒：避免常见坑


__init__ 不是线程安全的入口：即使 __new__ 返回了已有实例，__init__ 仍会被调用 → 别在里面放非幂等操作
不要用 __call__ 替代 __new__ 实现单例，容易破坏类的正常行为
在 fork 多进程场景下，线程锁无效，需结合 multiprocessing.Manager 或外部协调服务