单例与依赖作用域

单例模式的本意是“全局唯一实例”。Python 里模块就是单例，但单例的真正考点在作用域：实例活多久、谁共享。FastAPI 的依赖系统把这个问题具体化了。

模块单例

# config.py 模块级对象
settings = load_settings()

import config 多次执行，模块只加载一次（sys.modules 缓存），config.settings 全局唯一。这就是 Python 的单例：不需要类，不需要 getInstance。

传统 Java 式单例类（__new__ 控制实例化）在 Python 里是反模式：全局状态难测试、并发初始化有竞态、违背显式优于隐式。

lru_cache：进程级单例

需要“惰性初始化 + 全局复用”时，@lru_cache 是惯用方案：

from functools import lru_cache

@lru_cache
def get_db_pool():
    return create_pool()  # 首次调用创建, 之后复用

• 缓存的是返回值，天然单例
• 无参数或参数可哈希时才有效；需要按参数区分实例（如多租户）时传参数即可
• 测试隔离：get_db_pool.cache_clear() 重置

FastAPI 依赖的作用域

FastAPI 的 Depends 默认每次请求重新执行依赖函数（请求级，同一请求内多次引用复用一次），这常被误解：

三种作用域的写法：

@lru_cache
def get_settings():          # 应用级: 全局读一次配置
    return Settings()

def get_db():                # 请求级: 每次请求一个会话
    db = SessionLocal()
    try:
        yield db
    finally:
        db.close()

与 Spring 的对比

面试结论：FastAPI 没有内置作用域语法，靠 Python 特性拼装；Spring 有完整作用域体系。这是框架设计取向差异。

面试追问

1. Python 的单例怎么写？ 模块级对象或 lru_cache。类加 new 是 Java 思维，不惯用
2. FastAPI 依赖每次请求都执行吗？ 默认是。要复用实例就 lru_cache 包依赖函数
3. yield 依赖是什么？ 请求结束执行 finally 清理资源（数据库会话、连接）。FastAPI 的资源管理惯用法
4. 单例有什么问题？ 全局状态难测试、并发初始化竞态。需要时可注入替换，别到处直接引用
5. 怎么在测试里重置单例？ lru_cache 用 cache_clear()，模块对象用 monkeypatch 替换