Python 中的单例模式

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单例模式

单例模式(Singleton Pattern)是一种常用的软件设计模式,该模式的主要目的是确保某一个类只有一个实例存在。当你希望在整个系统中,某个类只能出现一个实例时,单例对象就能派上用场。

比如,某个服务器程序的配置信息存放在一个文件中,客户端通过一个 AppConfig 的类来读取配置文件的信息。如果在程序运行期间,有很多地方都需要使用配置文件的内容,也就是说,很多地方都需要创建 AppConfig 对象的实例,这就导致系统中存在多个 AppConfig 的实例对象,而这样会严重浪费内存资源,尤其是在配置文件内容很多的情况下。事实上,类似 AppConfig 这样的类,我们希望在程序运行期间只存在一个实例对象。

在 Python 中,我们可以用多种方法来实现单例模式:

使用模块

使用 __new__

使用装饰器(decorator)

使用元类(metaclass)

使用模块

其实,Python 的模块就是天然的单例模式,因为模块在第一次导入时,会生成 .pyc 文件,当第二次导入时,就会直接加载 .pyc 文件,而不会再次执行模块代码。因此,我们只需把相关的函数和数据定义在一个模块中,就可以获得一个单例对象了。如果我们真的想要一个单例类,可以考虑这样做:

# mysingleton.py

classMy_Singleton(object):

def foo(self):

pass

my_singleton=My_Singleton()

将上面的代码保存在文件 mysingleton.py 中,然后这样使用:

from mysingleton import my_singleton

my_singleton.foo()

使用 __new__

为了使类只能出现一个实例,我们可以使用 __new__ 来控制实例的创建过程,代码如下:

classSingleton(object):

_instance=None

def __new__(cls,*args,**kw):

ifnotcls._instance:

cls._instance=super(Singleton,cls).__new__(cls,*args,**kw)

returncls._instance

classMyClass(Singleton):

a=1

在上面的代码中,我们将类的实例和一个类变量 _instance 关联起来,如果 cls._instance 为 None 则创建实例,否则直接返回 cls._instance。

执行情况如下:

>>>one=MyClass()

>>>two=MyClass()

>>>one==two

True

>>>oneistwo

True

>>>id(one),id(two)

使用装饰器

我们知道,装饰器(decorator)可以动态地修改一个类或函数的功能。这里,我们也可以使用装饰器来装饰某个类,使其只能生成一个实例,代码如下:

from functools import wraps

def singleton(cls):

instances={}

@wraps(cls)

def getinstance(*args,**kw):

ifclsnotininstances:

instances[cls]=cls(*args,**kw)

returninstances[cls]

returngetinstance

@singleton

classMyClass(object):

a=1

在上面,我们定义了一个装饰器 singleton,它返回了一个内部函数 getinstance,该函数会判断某个类是否在字典 instances 中,如果不存在,则会将 cls 作为 key,cls(*args, **kw) 作为 value 存到 instances 中,否则,直接返回 instances[cls]。

使用 metaclass

元类(metaclass)可以控制类的创建过程,它主要做三件事:

拦截类的创建

修改类的定义

返回修改后的类

用元类实现单例模式的代码如下:

classSingleton(type):

_instances={}

def __call__(cls,*args,**kwargs):

ifclsnotincls._instances:

cls._instances[cls]=super(Singleton,cls).__call__(*args,**kwargs)

returncls._instances[cls]

# Python2

classMyClass(object):

__metaclass__=Singleton

# Python3

# class MyClass(metaclass=Singleton):

# pass

小结

Python 的模块是天然的单例模式,这在大部分情况下应该是够用的,当然,我们也可以使用装饰器、元类等方法

来源:funhacks

segmentfault.com/a/1190000008141049

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  • 发表于:
  • 原文链接http://kuaibao.qq.com/s/20180210B0V1IY00?refer=cp_1026
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