1.單例模式

概念定義:

????????單例模式(Singleton Pattern)是一種創建型設計模式，它確保一個類只能有一個實例，并提供一個全局訪問點來獲取該實例。這種模式在需要控制資源訪問、配置管理或協調系統操作時特別有用。

核心特點:

1. 私有構造函數：防止外部通過new創建實例
2. 靜態私有成員變量：保存類的唯一實例
3. 靜態公有方法：提供獲取實例的全局訪問點，通常命名為getInstance()

實現方式:

1.實例方法：

class Person(object):name = '三笠'         # 類屬性：類所擁有的屬性def __init__(self):self.age = 18       # 實例屬性：對象私有的def play(self):         # 實例方法# 在實例方法中訪問類屬性print(f'{Person.name}在玩游戲')print(self.age)
li = Person()
li.play()

2.靜態方法：

class Person(object):name = '三笠'         # 類屬性：類所擁有的屬性def __init__(self):self.age = 18       # 實例屬性：對象私有的@staticmethod       # 靜態方法：類中的函數，形參沒有限制def introduce():print(f'我是{Person.name}')   # 靜態方法能夠訪問到類屬性，但是沒意義pass
li = Person()
li.introduce()

3.類方法：

class Person(object):name = '三笠'         # 類屬性：類所擁有的屬性def __init__(self):self.age = 18       # 實例屬性：對象私有的@classmethod            # 類方法：針對類存在的方法def introduce(cls):     # cls代表類對象本身print(cls.name)print()
li = Person()
li.introduce()

優缺點分析：

優點：

• 嚴格控制實例數量，節省系統資源
• 提供全局訪問點，方便管理共享資源
• 避免頻繁創建和銷毀對象，提高性能

缺點：

• 違反單一職責原則，既負責業務邏輯又控制實例創建
• 過度使用會導致代碼耦合度高
• 難以進行單元測試，因為全局狀態難以隔離
• 在多線程環境下需要特殊處理才能保證線程安全

總結：

????????類屬性是公共的，它被定義在類層面而非實例層面，所有類的實例都可以共享訪問這個屬性。例如，在一個Student類中定義class_name="高三一班"作為類屬性，那么所有Student的實例都能訪問到這個班級名稱。類屬性可以通過類名直接訪問（如Student.class_name），也可以通過實例訪問（如student1.class_name）。所有類的實例方法、靜態方法和類方法都能訪問到這個屬性。

????????靜態方法不需要訪問類屬性，因為靜態方法和類、對象沒有關聯，它更像是一個獨立于類的普通函數。靜態方法使用@staticmethod裝飾器定義，不會自動接收cls或self參數。例如，在MathUtils類中定義一個靜態方法add(a,b)來計算兩個數的和，這個方法不需要知道任何關于MathUtils類的信息就能正常工作。靜態方法通常用于實現與類相關但不需要訪問類狀態的功能。

????????實例屬性是私有的，它只能在特定實例的方法內部被訪問到。實例屬性通常在__init__方法中初始化，每個實例都擁有自己的屬性副本。例如，student1.name="張三"和student2.name="李四"就是兩個不同的實例屬性。只有實例方法（第一個參數為self的方法）能夠訪問這些屬性，因為這些方法需要通過self參數才能引用到具體的實例屬性。類方法和靜態方法都無法直接訪問實例屬性，因為它們沒有self參數來引用具體的實例。

class MyList:def __init__(self, data=None):if data is None:self.data = []else:self.data = list(data)def __str__(self):return f"MyList: {self.data}"def __len__(self):return len(self.data)def __getitem__(self, index):return self.data[index]def __setitem__(self, index, value):self.data[index] = valuedef __iter__(self):return iter(self.data)# 使用示例
my_list = MyList([1, 2, 3])
print(my_list)          # 輸出: MyList: [1, 2, 3]
print(len(my_list))     # 輸出: 3
print(my_list[1])       # 輸出: 2
my_list[1] = 99
print(my_list)          # 輸出: MyList: [1, 99, 3]for item in my_list:print(item)         # 輸出: 1, 99, 3