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<title>04 单例模式：你是我生命的唯一.md.html</title>
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<a href="/">
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<span>技术文章摘抄</span>
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</a>
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<div class="book-menu uncollapsible">
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<li><a href="/" class="current-tab">首页</a></li>
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</ul>
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<li><a href="../">上一级</a></li>
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</ul>
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<ul class="uncollapsible">
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<li>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/00 生活中的设计模式：启程之前，请不要错过我.md.html">00 生活中的设计模式：启程之前，请不要错过我.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/01 监听模式：坑爹的热水器.md.html">01 监听模式：坑爹的热水器.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/02 适配模式：身高不够鞋来凑.md.html">02 适配模式：身高不够鞋来凑.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/03 状态模式：人与水的三态.md.html">03 状态模式：人与水的三态.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a class="current-tab" href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/04 单例模式：你是我生命的唯一.md.html">04 单例模式：你是我生命的唯一.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/05 职责模式：我的假条去哪了.md.html">05 职责模式：我的假条去哪了.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/06 中介模式：找房子问中介.md.html">06 中介模式：找房子问中介.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/07 代理模式：帮我拿一下快递.md.html">07 代理模式：帮我拿一下快递.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/08 装饰模式：你想怎么穿就怎么穿.md.html">08 装饰模式：你想怎么穿就怎么穿.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/09 工厂模式：你要拿铁还是摩卡.md.html">09 工厂模式：你要拿铁还是摩卡.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/10 迭代模式：下一个就是你了.md.html">10 迭代模式：下一个就是你了.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/11 组合模式：自己组装电脑.md.html">11 组合模式：自己组装电脑.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/12 构建模式：想要车还是庄园.md.html">12 构建模式：想要车还是庄园.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/13 克隆模式：给你一个分身术.md.html">13 克隆模式：给你一个分身术.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/14 策略模式：怎么来不重要，人到就行.md.html">14 策略模式：怎么来不重要，人到就行.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/15 命令模式：大闸蟹，走起！.md.html">15 命令模式：大闸蟹，走起！.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/16 备忘模式：好记性不如烂笔头.md.html">16 备忘模式：好记性不如烂笔头.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/17 享元模式：颜料很贵必须充分利用.md.html">17 享元模式：颜料很贵必须充分利用.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/18 外观模式：学妹别慌，学长帮你.md.html">18 外观模式：学妹别慌，学长帮你.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/19 访问模式：一千个读者一千个哈姆雷特.md.html">19 访问模式：一千个读者一千个哈姆雷特.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/20 生活中的设计模式：与经典设计模式的不解渊源.md.html">20 生活中的设计模式：与经典设计模式的不解渊源.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/21 生活中的设计模式：那些未完待续的设计模式.md.html">21 生活中的设计模式：那些未完待续的设计模式.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/22 深入解读过滤器模式：制作一杯鲜纯细腻的豆浆.md.html">22 深入解读过滤器模式：制作一杯鲜纯细腻的豆浆.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/23 深入解读对象池技术：共享让生活更便捷.md.html">23 深入解读对象池技术：共享让生活更便捷.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/24 深入解读回调机制：把你技能亮出来.md.html">24 深入解读回调机制：把你技能亮出来.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/25 谈谈我对设计模式的理解.md.html">25 谈谈我对设计模式的理解.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/26 谈谈我对设计原则的思考.md.html">26 谈谈我对设计原则的思考.md.html</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/27 谈谈我对项目重构的看法.md.html">27 谈谈我对项目重构的看法.md.html</a>
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</li>
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</ul>
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</div>
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</div>
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<div class="sidebar-toggle" onclick="sidebar_toggle()" onmouseover="add_inner()" onmouseleave="remove_inner()">
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<div class="sidebar-toggle-inner"></div>
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</div>
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<script>
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function add_inner() {
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let inner = document.querySelector('.sidebar-toggle-inner')
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inner.classList.add('show')
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}
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function remove_inner() {
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let inner = document.querySelector('.sidebar-toggle-inner')
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inner.classList.remove('show')
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}
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function sidebar_toggle() {
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let sidebar_toggle = document.querySelector('.sidebar-toggle')
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let sidebar = document.querySelector('.book-sidebar')
|
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let content = document.querySelector('.off-canvas-content')
|
||
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if (sidebar_toggle.classList.contains('extend')) { // show
|
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sidebar_toggle.classList.remove('extend')
|
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sidebar.classList.remove('hide')
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||
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content.classList.remove('extend')
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} else { // hide
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sidebar_toggle.classList.add('extend')
|
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||
sidebar.classList.add('hide')
|
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content.classList.add('extend')
|
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||
}
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}
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function open_sidebar() {
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let sidebar = document.querySelector('.book-sidebar')
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let overlay = document.querySelector('.off-canvas-overlay')
|
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sidebar.classList.add('show')
|
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||
overlay.classList.add('show')
|
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}
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function hide_canvas() {
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let sidebar = document.querySelector('.book-sidebar')
|
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||
let overlay = document.querySelector('.off-canvas-overlay')
|
||
|
||
sidebar.classList.remove('show')
|
||
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||
overlay.classList.remove('show')
|
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||
}
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</script>
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<div class="off-canvas-content">
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<div class="columns">
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<div class="column col-12 col-lg-12">
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<div class="book-navbar">
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<!-- For Responsive Layout -->
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<header class="navbar">
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<section class="navbar-section">
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<a onclick="open_sidebar()">
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<i class="icon icon-menu"></i>
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</a>
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</section>
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</header>
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</div>
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<div class="book-content" style="max-width: 960px; margin: 0 auto;
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overflow-x: auto;
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overflow-y: hidden;">
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<div class="book-post">
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<p id="tip" align="center"></p>
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<div><h1>04 单例模式：你是我生命的唯一</h1>
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<p>【故事剧情】</p>
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<blockquote>
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||
<p>爱情是每一个都渴望的，Tony 也是一样！自从毕业后，Tony 就一直没再谈过恋爱，离上一次的初恋也已经过去两年。一个巧合的机会，Tony 终于遇上了自己的喜欢的人，她叫 Jenny，有一头长发，天生爱笑、声音甜美、性格温和……</p>
|
||
|
||
<p>作为一个程序员的 Tony，直男癌的症状也很明显：天生木讷、不善言辞。Tony 自然不敢正面表白，但他也有自己的方式，以一种传统书信的方式，展开了一场暗流涌动的追求……经历了一次次屡战屡败，屡败屡战的追求之后，Tony 和 Jenny 终于在一起了！</p>
|
||
|
||
<p>然而好景不太长，由于种种的原因，最后 Jenny 还是和 Tony 分开了……</p>
|
||
|
||
<p>人生就像一种旅行，蜿蜒曲折，一路向前！沿途你会看到许多的风景，也会经历很多的黑夜，但我们无法回头！有一些风景可能很短暂，而有一些风景我们希望能够伴随自己走完余生。Tony 经历过一次被爱，也经历过一次追爱；他希望下次能找到一个可陪伴自己走完余生的她，也是<strong>他的唯一！</strong></p>
|
||
|
||
</blockquote>
|
||
|
||
<p><img src="assets/b6726f60-c390-11e8-b5ca-0da8fdb41124.jpg" alt="img" /></p>
|
||
|
||
<h3>用程序来模拟生活</h3>
|
||
|
||
<p>相信每一个人都渴望有一个纯洁的爱情，希望找到唯一的她。不管你是单身狗一个，还是已经成双成对，肯定都希望你的伴侣是唯一的！程序如人生，程序也一样，有一些类你希望它只有一个实例。</p>
|
||
|
||
<p>我们用程序来模拟一个真爱。</p>
|
||
|
||
<p>源码示例：</p>
|
||
|
||
<pre><code class="language-python">class MyBeautifulGril(object):
|
||
|
||
"""我的漂亮女神"""
|
||
|
||
__instance = None
|
||
|
||
__isFirstInit = False
|
||
def __new__(cls, name):
|
||
|
||
if not cls.__instance:
|
||
|
||
MyBeautifulGril.__instance = super().__new__(cls)
|
||
|
||
return cls.__instance
|
||
def __init__(self, name):
|
||
|
||
if not self.__isFirstInit:
|
||
|
||
self.__name = name
|
||
|
||
print("遇见" + name + "，我一见钟情！")
|
||
|
||
MyBeautifulGril.__isFirstInit = True
|
||
|
||
else:
|
||
|
||
print("遇见" + name + "，我置若罔闻！")
|
||
def showMyHeart(self):
|
||
|
||
print(self.__name + "就我心中的唯一！")
|
||
</code></pre>
|
||
|
||
<p>测试代码：</p>
|
||
|
||
<pre><code class="language-python">def TestLove():
|
||
|
||
jenny = MyBeautifulGril("Jenny")
|
||
|
||
jenny.showMyHeart()
|
||
|
||
kimi = MyBeautifulGril("Kimi")
|
||
|
||
kimi.showMyHeart()
|
||
|
||
print("id(jenny):", id(jenny), " id(kimi):", id(kimi))
|
||
</code></pre>
|
||
|
||
<p>输出结果：</p>
|
||
|
||
<pre><code>遇见Jenny，我一见钟情！
|
||
|
||
Jenny就我心中的唯一！
|
||
|
||
遇见Kimi，我置若罔闻！
|
||
|
||
Jenny就我心中的唯一！
|
||
|
||
id(jenny): 47127888 id(kimi): 47127888
|
||
</code></pre>
|
||
|
||
<p>看到了没，一旦你初次选定了 Jenny，不管换几个女人，你心中念叨的还是 Jenny！这才是真爱啊！哈哈……</p>
|
||
|
||
<h3>从剧情中思考单例模式</h3>
|
||
|
||
<h4>单例模式</h4>
|
||
|
||
<blockquote>
|
||
|
||
<p>Ensure a class has only one instance, and provide a global point of access to it.</p>
|
||
|
||
<p>确保一个类只有一个实例，并且提供一个访问它的全局方法。</p>
|
||
|
||
</blockquote>
|
||
|
||
<h4>设计思想</h4>
|
||
|
||
<p>有一些人，你希望是唯一的，程序也一样，有一些类，你希望实例是唯一的。<strong>单例</strong>就是一个类只能有一个对象（实例），单例就是用来控制某些事物只允许有一个个体，比如在我们生活的世界中，有生命的星球只有一个——地球（至少到目前为止人类所发现的世界中是这样的）。</p>
|
||
|
||
<p>人如果脚踏两只船，你的生活将会翻船！程序中的部分关键类如果有多个实例，将容易使逻辑混乱，程序崩溃！</p>
|
||
|
||
<h3>单例模式的模型抽象</h3>
|
||
|
||
<h4>代码框架</h4>
|
||
|
||
<p>单例的实现方式有很多种，下面列出几种常见的方式。</p>
|
||
|
||
<h5><strong>1. 重写 <em>new</em> 和 <em>init</em> 方法</strong></h5>
|
||
|
||
<p>源码示例：</p>
|
||
|
||
<pre><code class="language-python">class Singleton1(object):
|
||
|
||
"""单例实现方式一"""
|
||
|
||
__instance = None
|
||
|
||
__isFirstInit = False
|
||
def __new__(cls, name):
|
||
|
||
if not cls.__instance:
|
||
|
||
Singleton1.__instance = super().__new__(cls)
|
||
|
||
return cls.__instance
|
||
def __init__(self, name):
|
||
|
||
if not self.__isFirstInit:
|
||
|
||
self.__name = name
|
||
|
||
Singleton1.__isFirstInit = True
|
||
def getName(self):
|
||
|
||
return self.__name
|
||
# Test
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||
tony = Singleton1("Tony")
|
||
|
||
karry = Singleton1("Karry")
|
||
|
||
print(tony.getName(), karry.getName())
|
||
|
||
print("id(tony):", id(tony), "id(karry):", id(karry))
|
||
|
||
print("tony == karry:", tony == karry)
|
||
</code></pre>
|
||
|
||
<p>输出结果：</p>
|
||
|
||
<pre><code>Tony Tony
|
||
|
||
id(tony): 46050320 id(karry): 46050320
|
||
|
||
tony == karry: True
|
||
</code></pre>
|
||
|
||
<p>在 Python 3 的类中，<em>*new</em>* 负责对象的创建，而 <em>*init</em>* 负责对象的初始化；<em>*new</em>* 是一个类方法，而 <em>*init</em>* 是一个对象方法。</p>
|
||
|
||
<p><em>*new</em>* 是我们通过类名进行实例化对象时自动调用的，<em>*init</em>* 是在每一次实例化对象之后调用的，<em>*new</em>* 方法创建一个实例之后返回这个实例对象，并将其传递给 <em>*init</em>* 方法的 self 参数。</p>
|
||
|
||
<p>在上面的示例代码中，我们定义了一个静态的 <em>*instance</em>* 类变量，用来存放 Singleton1 的对象，<em>*new</em>* 方法每次返回同一个_<em>instance对象_</em>（若未初始化，则进行初始化）。因为每一次通过 s = Singleton1() 的方式创建对象时，都会自动调用 <em>*init</em>* 方法来初始化实例对象；因此 <em>*isFirstInit</em>* 的作用就是确保只对 <em>*instance</em>* 对象进行一次初始化，故事剧情中的代码就是用这种方式实现的单例。</p>
|
||
|
||
<p>在 Java 和 C++ 这种静态语言中，实现单例模式的一个最简单的方法就是：将构造函数声明成 private，再定义一个 getInstance() 的静态方法返回一个对象，并确保 getInstance() 每次返回同一个对象即可，如下面的 Java 示例代码。</p>
|
||
|
||
<pre><code class="language-java">/**
|
||
|
||
* Java中单例模式的实现，未考虑线程安全
|
||
|
||
*/
|
||
|
||
public class Singleton {
|
||
|
||
private static Singleton instance = null;
|
||
private String name;
|
||
private Singleton(String name) {
|
||
|
||
this.name = name;
|
||
|
||
}
|
||
public static Singleton getInstance(String name) {
|
||
|
||
if (instance == null) {
|
||
|
||
instance = new Singleton(name);
|
||
|
||
}
|
||
|
||
return instance;
|
||
|
||
}
|
||
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
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<p>Python 中 <em>*new</em>* 和 <em>*init</em>* 都是 public 的，所以我们需要通过重写 <em>*new</em>* 和 <em>*init</em>* 方法来改造对象的创建过来，从而实现单例模式。如果你要更详细地了解 Python 中 <em>*new</em>* 和 <em>*init</em>* 的原理和用法，请参见《<a href="https://blog.csdn.net/luoweifu/article/details/82732313">深入理解 Python 中的 <strong>new</strong> 和 <strong>init</strong></a>》。</p>
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<h5><strong>2. 自定义 metaclass 的方法</strong></h5>
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<pre><code class="language-python">class Singleton2(type):
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"""单例实现方式二"""
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def __init__(cls, what, bases=None, dict=None):
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super().__init__(what, bases, dict)
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cls._instance = None # 初始化全局变量cls._instance为None
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def __call__(cls, *args, **kwargs):
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# 控制对象的创建过程，如果cls._instance为None则创建，否则直接返回
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if cls._instance is None:
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cls._instance = super().__call__(*args, **kwargs)
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return cls._instance
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class CustomClass(metaclass=Singleton2):
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"""用户自定义的类"""
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def __init__(self, name):
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self.__name = name
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def getName(self):
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return self.__name
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tony = CustomClass("Tony")
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karry = CustomClass("Karry")
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print(tony.getName(), karry.getName())
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print("id(tony):", id(tony), "id(karry):", id(karry))
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print("tony == karry:", tony == karry)
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</code></pre>
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<p>输出结果：</p>
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<pre><code>Tony Tony
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id(tony): 50794608 id(karry): 50794608
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tony == karry: True
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</code></pre>
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<p>在上面的代码中，我们定义了一个 metaclass（Singleton2）来控制对象的实例化过程。在定义自己的类时，我们通过 class CustomClass(metaclass=Singleton2) 来显示地指定 metaclass 为 Singleton2。如果你还不太熟悉 metaclass，想了解更多关于它的原理，请参见《[附录 Python 中 metaclass 的原理](》。</p>
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<h5><strong>3. 装饰器的方法</strong></h5>
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<pre><code class="language-python">def singletonDecorator(cls, *args, **kwargs):
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"""定义一个单例装饰器"""
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instance = {}
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def wrapperSingleton(*args, **kwargs):
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if cls not in instance:
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instance[cls] = cls(*args, **kwargs)
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return instance[cls]
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return wrapperSingleton
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@singletonDecorator
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class Singleton3:
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"""使用单例装饰器修饰一个类"""
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def __init__(self, name):
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self.__name = name
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def getName(self):
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return self.__name
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tony = Singleton3("Tony")
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karry = Singleton3("Karry")
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print(tony.getName(), karry.getName())
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print("id(tony):", id(tony), "id(karry):", id(karry))
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print("tony == karry:", tony == karry)
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</code></pre>
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<p>输出结果：</p>
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<pre><code>Tony Tony
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id(tony): 46206704 id(karry): 46206704
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tony == karry: True
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</code></pre>
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<p>装饰器的实质就是对传进来的参数进行补充，可以在原有的类不做任何代码变动的前提下增加额外的功能，使用装饰器可以装饰多个类。用装饰器的方式来实现单例模式，通用性非常好，在实际项目中用的非常多。</p>
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<h4>类图</h4>
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<p>上面的代码框架可用类图表示如下：</p>
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<p><img src="assets/55e4e340-c394-11e8-b5ca-0da8fdb41124.jpg" alt="enter image description here" /></p>
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<h4>基于框架的实现</h4>
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<p>通过上面的方式三，我们知道，定义通用的装饰器方法之后再用它去修饰一个类，这个类就成了一个单例类，使用起来非常方便。最开始的示例代码我们假设它为 version 1.0，那么再看看基于装饰器的 version 2.0 吧。</p>
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<pre><code class="language-python">@singletonDecorator
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class MyBeautifulGril(object):
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"""我的漂亮女神"""
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def __init__(self, name):
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self.__name = name
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if self.__name == name:
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print("遇见" + name + "，我一见钟情！")
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else:
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print("遇见" + name + "，我置若罔闻！")
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def showMyHeart(self):
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print(self.__name + "就我心中的唯一！")
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</code></pre>
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<p>输出结果：</p>
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<pre><code>遇见Jenny，我一见钟情！
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Jenny就我心中的唯一！
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Jenny就我心中的唯一！
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id(jenny): 58920752 id(kimi): 58920752
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</code></pre>
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<h3>应用场景</h3>
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<ol>
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<li>你希望这个类只有一个且只能有一个实例；</li>
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<li>项目中的一些全局管理类（Manager）可以用单例来实现。</li>
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</ol>
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</div>
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</div>
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<div>
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<div style="float: left">
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/03 状态模式：人与水的三态.md.html">上一页</a>
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</div>
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<div style="float: right">
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/05 职责模式：我的假条去哪了.md.html">下一页</a>
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</div>
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</div>
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</div>
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</div>
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</div>
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</div>
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<a class="off-canvas-overlay" onclick="hide_canvas()"></a>
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</div>
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<script defer src="https://static.cloudflareinsights.com/beacon.min.js/v652eace1692a40cfa3763df669d7439c1639079717194" integrity="sha512-Gi7xpJR8tSkrpF7aordPZQlW2DLtzUlZcumS8dMQjwDHEnw9I7ZLyiOj/6tZStRBGtGgN6ceN6cMH8z7etPGlw==" data-cf-beacon='{"rayId":"70997b81efb43cfa","version":"2021.12.0","r":1,"token":"1f5d475227ce4f0089a7cff1ab17c0f5","si":100}' crossorigin="anonymous"></script>
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</body>
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<!-- Global site tag (gtag.js) - Google Analytics -->
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<script async src="https://www.googletagmanager.com/gtag/js?id=G-NPSEEVD756"></script>
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<script>
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window.dataLayer = window.dataLayer || [];
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function gtag() {
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dataLayer.push(arguments);
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}
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gtag('js', new Date());
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gtag('config', 'G-NPSEEVD756');
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var path = window.location.pathname
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var cookie = getCookie("lastPath");
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console.log(path)
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if (path.replace("/", "") === "") {
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if (cookie.replace("/", "") !== "") {
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console.log(cookie)
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document.getElementById("tip").innerHTML = "<a href='" + cookie + "'>跳转到上次进度</a>"
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}
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} else {
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setCookie("lastPath", path)
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}
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function setCookie(cname, cvalue) {
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var d = new Date();
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d.setTime(d.getTime() + (180 * 24 * 60 * 60 * 1000));
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var expires = "expires=" + d.toGMTString();
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document.cookie = cname + "=" + cvalue + "; " + expires + ";path = /";
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}
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function getCookie(cname) {
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var name = cname + "=";
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var ca = document.cookie.split(';');
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for (var i = 0; i < ca.length; i++) {
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var c = ca[i].trim();
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||
if (c.indexOf(name) === 0) return c.substring(name.length, c.length);
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}
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return "";
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}
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</script>
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</html>
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