python 魔术方法（二） 对象的创建与单例模式的实现

1. 引言

上一篇文章中，我们详细介绍了 Python 中的几个最常用的魔术方法。 python 魔术方法（一） 自定义容器类与类属性控制

但上一篇文章中没有介绍 Python 创建对象的两个魔术方法 — __new__ 与 __init__，而这两者的区别却常常困扰着很多 Python 开发人员。 本文我们就来详细讲解他们的区别和用法。

2. 基本介绍

2.1. __init__

__init__ 方法作为类似于其他面向对象语言中构造函数的存在，是十分常用的，我们通常在 __init__ 方法中放入对象的初始化工作。

def __init__(self)

2.2. __new__

与 __init__ 方法不同，__new__ 方法必须具有一个返回值，返回所创建对象的实例。

def __new__(cls, *args, **kwargs)

3. 调用时机

class TechlogTest:
    def __init__(self):
        print('Techlog __init__')

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        print('Techlog __new__')
        return object.__new__(cls, *args, **kwargs)

if __name__ == '__main__':
    testobj = TechlogTest()

运行结果如下：

Techlog __new__ Techlog __init__

可以看到，__new__ 方法在 __init__ 方法前被调用，加上 __new__ 方法必须返回当前类的实例，我们就可以知道他们的区别了。 __new__ 方法担负了对象的创建工作，而 __init__ 方法则在对象完成创建后对该对象进行必要的初始化工作。 同时，__new__ 方法的首个参数是 cls，实际上他是一个属于类的静态方法，这也是我们能够通过 object.__new__ 的方法来调用他的原因。

4. 通过 __new__ 实现单例模式

因为 __new__ 方法担负了所有类对象的创建，因此我们可以通过实现 __new__ 方法就可以控制类对象的创建流程。 单例模式就是一个很好的例子。

4.1. 单例模式

我们曾经介绍过单例模式： 单例模式 — Singleton java 实现单例的各种方式

他保证了一个类仅有一个实例，并且提供访问这个实例的全局访问方式。 很多情况下，保证一个类同时最多只有一个实例是非常必要的，例如项目中的线程池组件，之所以使用线程池，往往是为了降低反复创建、销毁线程的开销，如果项目中维护多个线程池将是很令人头疼的一件事。 有时，一个类也并没有必要存在多个实例，例如对于线程安全的类来说，一个实例可以处理并发环境下的所有请求，如果为每一个请求单独创建一个类实例，那么会造成很大程度上的资源浪费。

4.2. python 实现单例模式

class SingleTon:
    _instance = {}

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if cls not in cls._instance:
            cls._instance[cls] = super(SingleTon, cls).__new__(cls, *args, **kwargs)
        return cls._instance[cls]

上面这个类通过一个类成员 _instance 保存各个类型的单例实例，我们通过继承 SingleTon 类就可以实现单例模式了。 继承到子类中的 __new__ 方法确保了无论如何创建，都保证只获取到一个对象，而 _instance 作为一个 dict 让我们可以同时创建多个单例模式类型。

4.3. 示例

class SingleTon:
    _instance = {}

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if cls not in cls._instance:
            cls._instance[cls] = super(SingleTon, cls).__new__(cls, *args, **kwargs)
        return cls._instance[cls]

class TechTest(SingleTon):
    testfield = 12

if __name__ == '__main__':
    tech01 = TechTest()
    tech02 = TechTest()
    print(tech01)
    print(tech02)

打印出了：

<__main__.TechTest object at 0x000001E40736A710> <__main__.TechTest object at 0x000001E40736A710>

可以看到，两个对象的地址是一模一样的，他们实际上是同一个对象。