Что такое паттерн Singleton и как его реализовать в Python

Singleton (Одиночка) — это порождающий паттерн проектирования, который гарантирует наличие только одного экземпляра класса и предоставляет глобальную точку доступа к нему.

Основные цели паттерна:

• Единственный экземпляр: В системе не может быть создано более одного объекта этого класса.
• Глобальный доступ: Предоставляет единую точку для доступа к этому экземпляру из любой части программы.

Классическая реализация в Python

Один из способов реализации — переопределение метода __new__:

import threading

class Singleton:
    _instance = None
    _lock = threading.Lock() # Для потокобезопасности

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        # Проверяем, был ли уже создан экземпляр
        if not cls._instance:
            # Блокируем доступ для других потоков
            with cls._lock:
                # Повторная проверка внутри блока на случай, если другой поток создал экземпляр
                if not cls._instance:
                    cls._instance = super().__new__(cls)
        return cls._instance

# Проверка
s1 = Singleton()
s2 = Singleton()

print(f"s1 is s2: {s1 is s2}") # Вывод: s1 is s2: True

Когда это полезно?

• Управление общими ресурсами: Подключение к базе данных, управление пулом потоков.
• Глобальная конфигурация: Хранение настроек приложения, доступных из любой точки.
• Логгирование: Единый объект логгера для всей системы.

Риски и критика

Singleton часто считают анти-паттерном, так как он:

• Создает глобальное состояние, что усложняет тестирование и отладку.
• Нарушает принцип единственной ответственности (SRP): класс отвечает и за свою бизнес-логику, и за контроль количества экземпляров.

Альтернатива в Python

В Python модули по своей природе являются синглтонами. При первом импорте модуль выполняется и кэшируется. Все последующие импорты возвращают ссылку на уже существующий объект модуля. Часто для хранения глобального состояния или конфигурации достаточно создать обычный Python-файл (config.py) и импортировать его.