python创建单例模式的5种方法
来源:互联网 发布:win10如何打开23端口 编辑:程序博客网 时间:2024/06/14 03:23
所谓单例,是指一个类的实例从始至终只能被创建一次。
方法1
如果想使得某个类从始至终最多只有一个实例,使用__new__方法会很简单。Python中类是通过__new__来创建实例的:
class
Singleton(
object
):
def
__new__(
cls
,
*
args,
*
*
kwargs):
if
not
hasattr
(
cls
,
'_inst'
):
cls
._inst
=
super
(Singleton,
cls
).__new__(
cls
,
*
args,
*
*
kwargs)
return
cls
._inst
if
__name__
=
=
'__main__'
:
class
A(Singleton):
def
__init__(
self
,s):
self
.s
=
s
a
=
A(
'apple'
)
b
=
A(
'banana'
)
print
id
(a),a.s
print
id
(b),b.s
结果:
29922256 banana
29922256 banana
通过__new__方法,将类的实例在创建的时候绑定到类属性_inst上。如果cls._inst为None,说明类还未实例化,实例化并将实例绑定到cls._inst,以后每次实例化的时候都返回第一次实例化创建的实例。注意从Singleton派生子类的时候,不要重载__new__。
方法2:
有时候我们并不关心生成的实例是否具有同一id,而只关心其状态和行为方式。我们可以允许许多个实例被创建,但所有的实例都共享状态和行为方式:
class
Borg(
object
):
_shared_state
=
{}
def
__new__(
cls
,
*
args,
*
*
kwargs):
obj
=
super
(Borg,
cls
).__new__(
cls
,
*
args,
*
*
kwargs)
obj.__dict__
=
cls
._shared_state
return
obj
将所有实例的__dict__指向同一个字典,这样实例就共享相同的方法和属性。对任何实例的名字属性的设置,无论是在__init__中修改还是直接修改,所有的实例都会受到影响。不过实例的id是不同的。要保证类实例能共享属性,但不和子类共享,注意使用cls._shared_state,而不是Borg._shared_state。
因为实例是不同的id,所以每个实例都可以做字典的key:
if
__name__
=
=
'__main__'
:
class
Example(Borg):
pass
a
=
Example()
b
=
Example()
c
=
Example()
adict
=
{}
j
=
0
for
i
in
a,b,c:
adict[i]
=
j
j
+
=
1
for
i
in
a,b,c:
print
adict[i]
结果:
0
1
2
如果这种行为不是你想要的,可以为Borg类添加__eq__和__hash__方法,使其更接近于单例模式的行为:
class
Borg(
object
):
_shared_state
=
{}
def
__new__(
cls
,
*
args,
*
*
kwargs):
obj
=
super
(Borg,
cls
).__new__(
cls
,
*
args,
*
*
kwargs)
obj.__dict__
=
cls
._shared_state
return
obj
def
__hash__(
self
):
return
1
def
__eq__(
self
,other):
try
:
return
self
.__dict__
is
other.__dict__
except
:
return
False
if
__name__
=
=
'__main__'
:
class
Example(Borg):
pass
a
=
Example()
b
=
Example()
c
=
Example()
adict
=
{}
j
=
0
for
i
in
a,b,c:
adict[i]
=
j
j
+
=
1
for
i
in
a,b,c:
print
adict[i]
结果:
2
2
2
所有的实例都能当一个key使用了。
方法3
当你编写一个类的时候,某种机制会使用类名字,基类元组,类字典来创建一个类对象。新型类中这种机制默认为type,而且这种机制是可编程的,称为元类__metaclass__ 。
class
Singleton(
type
):
def
__init__(
self
,name,bases,class_dict):
super
(Singleton,
self
).__init__(name,bases,class_dict)
self
._instance
=
None
def
__call__(
self
,
*
args,
*
*
kwargs):
if
self
._instance
is
None
:
self
._instance
=
super
(Singleton,
self
).__call__(
*
args,
*
*
kwargs)
return
self
._instance
if
__name__
=
=
'__main__'
:
class
A(
object
):
__metaclass__
=
Singleton
a
=
A()
b
=
A()
print
id
(a),
id
(b)
结果:
34248016 34248016
id是相同的。
例子中我们构造了一个Singleton元类,并使用__call__方法使其能够模拟函数的行为。构造类A时,将其元类设为Singleton,那么创建类对象A时,行为发生如下:
A=Singleton(name,bases,class_dict),A其实为Singleton类的一个实例。
创建A的实例时,A()=Singleton(name,bases,class_dict)()=Singleton(name,bases,class_dict).__call__(),这样就将A的所有实例都指向了A的属性_instance上,这种方法与方法1其实是相同的。
方法4
python中的模块module在程序中只被加载一次,本身就是单例的。可以直接写一个模块,将你需要的方法和属性,写在模块中当做函数和模块作用域的全局变量即可,根本不需要写类。
而且还有一些综合模块和类的优点的方法:
class
_singleton(
object
):
class
ConstError(TypeError):
pass
def
__setattr__(
self
,name,value):
if
name
in
self
.__dict__:
raise
self
.ConstError
self
.__dict__[name]
=
value
def
__delattr__(
self
,name):
if
name
in
self
.__dict__:
raise
self
.ConstError
raise
NameError
import
sys
sys.modules[__name__]
=
_singleton()
python并不会对sys.modules进行检查以确保他们是模块对象,我们利用这一点将模块绑定向一个类对象,而且以后都会绑定向同一个对象了。
将代码存放在single.py中:
>>>
import
single
>>> single.a
=
1
>>> single.a
=
2
ConstError
>>> del single.a
ConstError
方法5
最简单的方法:
class
singleton(
object
):
pass
singleton
=
singleton()
将名字singleton绑定到实例上,singleton就是它自己类的唯一对象了。
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