Python如何實(shí)現(xiàn)單例模式

有些時候你的項(xiàng)目中難免需要一些全局唯一的對象,這些對象大多是一些工具性的東西,在Python中實(shí)現(xiàn)單例模式并不是什么難事。以下總結(jié)幾種方法:

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使用類裝飾器

使用裝飾器實(shí)現(xiàn)單例類的時候,類本身并不知道自己是單例的,所以寫代碼的人可以不care這個,只要正常寫自己的類的實(shí)現(xiàn)就可以,類的單例有裝飾器保證。

def singleton(cls):

instances = {}

def _wrapper(*args, **kwargs):

if cls not in instances:

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

return instances[cls]

return _wrapper

你會發(fā)現(xiàn)singleton裝飾器內(nèi)部使用了一個dict。當(dāng)然你也可以用其他的方式,不過以下的實(shí)現(xiàn)是錯誤的:

def singleton(cls):

_instance = None #外部作用域的引用對于嵌套的內(nèi)部作用域是只讀的

def _wrapper(*args, **kwargs):

if _instance is None: #解釋器會拋出"UnboundLocalError: ...referenced before assignment"

_instance = cls(*args, **kwargs) #賦值行為使解釋器將"_instance"看作局部變量

return _instance

return _wrapper

使用元類(__metaclass__)和可調(diào)用對象(__call__)

Python的對象系統(tǒng)中一些皆對象,類也不例外,可以稱之為”類型對象”,比較繞,但仔細(xì)思考也不難:類本身也是一種對象,只不過這種對象很特殊,它表示某一種類型。是對象,那必然是實(shí)例化來的,那么誰實(shí)例化后是這種類型對象呢?也就是元類。

Python中,class關(guān)鍵字表示定義一個類對象,此時解釋器會按一定規(guī)則尋找__metaclass__,如果找到了,就調(diào)用對應(yīng)的元類實(shí)現(xiàn)來實(shí)例化該類對象;沒找到,就會調(diào)用type元類來實(shí)例化該類對象。

__call__是Python的魔術(shù)方法,Python的面向?qū)ο笫恰盌uck type”的,意味著對象的行為可以通過實(shí)現(xiàn)協(xié)議來實(shí)現(xiàn),可以看作是一種特殊的接口形式。某個類實(shí)現(xiàn)了__call__方法意味著該類的對象是可調(diào)用的,可以想像函數(shù)調(diào)用的樣子。再考慮一下foo=Foo()這種實(shí)例化的形式,是不是很像啊。結(jié)合元類的概念,可以看出,Foo類是單例的,則在調(diào)用Foo()的時候每次都返回了同樣的對象。而Foo作為一個類對象是單例的,意味著它的類(即生成它的元類)是實(shí)現(xiàn)了__call__方法的。所以可以如下實(shí)現(xiàn):

class Singleton(type):

def __init__(cls, name, bases, attrs):

super(Singleton, cls).__init__(name, bases, attrs)

cls._instance = None

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

if cls._instance is None

# 以下不要使用'cls._instance = cls(*args, **kwargs)', 防止死循環(huán),

# cls的調(diào)用行為已經(jīng)被當(dāng)前'__call__'協(xié)議攔截了

# 使用super(Singleton, cls).__call__來生成cls的實(shí)例

cls._instance = super(Singleton, cls).__call__(*args, **kwargs)

return cls._instance

class Foo(object): #單例類

__metaclass__ = Singleton

a = Foo()

b = Foo()

a is b

True

a.x = 1

b.x

1

使用__new__

__init__不是Python對象的構(gòu)造方法,__init__只負(fù)責(zé)初始化實(shí)例對象,在調(diào)用__init__方法之前,會首先調(diào)用__new__方法生成對象,可以認(rèn)為__new__方法充當(dāng)了構(gòu)造方法的角色。所以可以在__new__中加以控制,使得某個類只生成唯一對象。具體實(shí)現(xiàn)時可以實(shí)現(xiàn)一個父類,重載__new__方法,單例類只需要繼承這個父類就好。

class Singleton(object):

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

if not hasattr(cls, '_instance'):

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

return cls._instance

class Foo(Singleton): #單例類

a = 1

怎么理解python單例模式

在聊這之前我們首先要明確的是，單例模式在實(shí)際中的意義以及在python中具有實(shí)現(xiàn)的價值？

當(dāng)前，相信有很多人支持單例模式，也有不少人反對，尤其是在python中，目前依舊具有很大的爭議性。我們要在評論之前首先要了解單例模式

什么是單例模式？

顧名思義：就是單個模式

單例模式是一種常見的軟件設(shè)置模式，在它的核心結(jié)構(gòu)中只包含一個被稱為單例類的特殊類，通過單例模式可以保證系統(tǒng)中的一個類只有一個實(shí)例而且該實(shí)例易于外界訪問，從而方便對實(shí)例個數(shù)的控制并節(jié)約系統(tǒng)資源。如果希望在系統(tǒng)中某個對象只能存在一個，單例模式是最好的解決方案。

單例模式的要點(diǎn)有三類

某個類只能有一個實(shí)例

它必須創(chuàng)建這個實(shí)例

它必須自行向整個系統(tǒng)提供這個實(shí)例

但是從具體角度實(shí)現(xiàn)來說的話，又可以分為三點(diǎn)

單例模式的類只能提供私有的構(gòu)造函數(shù)

類定義中含有一個該類的靜態(tài)私有對象

該類提供了一個靜態(tài)的共有的函數(shù)用于創(chuàng)建或獲取它本身的靜態(tài)私有對象

一、實(shí)例控制

單例模式會阻止其他對象實(shí)例化其自己的單例對象的副本，從而確保所有對象都訪問唯一實(shí)例。

二、靈活性

因?yàn)轭惪刂屏藢?shí)例化過程，所以類可以靈活更改實(shí)例化過程。

缺點(diǎn)：

一、開銷

雖然數(shù)量很少，但如果每次對象請求引用時都要檢查是否存在類的實(shí)例，將仍然需要一些開銷?？梢酝ㄟ^使用靜態(tài)初始化解決此問題。

二、可能的開發(fā)混淆

使用單例對象（尤其在類庫中定義的對象）時，開發(fā)人員必須記住自己不能使用?new關(guān)鍵字實(shí)例化對象。因?yàn)榭赡軣o法訪問庫源代碼，因此應(yīng)用程序開發(fā)人員可能會意外發(fā)現(xiàn)自己無法直接實(shí)例化此類。

三、對象生存期

不能解決刪除單個對象的問題。在提供內(nèi)存管理的語言中（例如基于.NET Framework的語言），只有單例類能夠?qū)е聦?shí)例被取消分配，因?yàn)樗瑢υ搶?shí)例的私有引用。在某些語言中（如 C++），其他類可以刪除對象實(shí)例，但這樣會導(dǎo)致單例類中出現(xiàn)懸浮引用。

常用幾種方式

通過面向的特性，簡單的構(gòu)造出單例模式

123456789101112131415? ?# ########### 單例類定義 ###########class?Foo(object):??????__instance?=?None??????@staticmethod????def?singleton():????????if?Foo.__instance:????????????return?Foo.__instance????????else:????????????Foo.__instance?=?Foo()????????????return?Foo.__instance??# ########### 獲取實(shí)例 ###########obj?=?Foo.singleton()? ?

當(dāng)用于WEB界面時，單例模式的簡單運(yùn)用

web 單例模式

不過我們需要注意的是：

特殊方法__new__是一個元構(gòu)造程序，每當(dāng)一個對象必須被factory類實(shí)例化時，就將調(diào)用它。__new__方法必須返回一個類的實(shí)例，因此它可以在對象創(chuàng)建之前或之后修改類。

因?yàn)開_init__在子類中不會被隱式調(diào)用，所以__new__可以用來確定已經(jīng)在整個類層次完成了初始化構(gòu)造。__new__是對于對象狀態(tài)隱式初始化需求的回應(yīng)，使得可以在比__init__更低的一個層次上定義一個初始化，這個初始化總是會被調(diào)用。

與__init__()相比__new__()方法更像一個真正的構(gòu)造器。隨著類和類型的統(tǒng)一，用戶可以對內(nèi)建類型進(jìn)行派生，因此需要一種途徑來實(shí)例化不可變對象，比如派生字符串，在這種情況下解釋器則調(diào)用類的__new__（）方法，一個靜態(tài)方法，并且傳入的參數(shù)是在類實(shí)例化操作時生成的。__new__()會調(diào)用父類的__new__()來創(chuàng)建對象（向上代理）

·__new__必須返回一個合法的實(shí)例，這樣解釋器在調(diào)用__init__()時，就可以吧這個實(shí)例作為self傳給他。調(diào)用父類的__new__（）來創(chuàng)建對象，正向其他語言使用new關(guān)鍵字一樣

總結(jié)

單利模式存在的目的是保證當(dāng)前內(nèi)存中僅存在單個實(shí)例，避免內(nèi)存浪費(fèi)?。?！

Python中的單例模式與反彈機(jī)制

一。單例模式

一般情況下,類可以生成任意個實(shí)例,而單例模式只生成一個實(shí)例

我們先用單例模式設(shè)計(jì)一個Rectangle類

然后用__new__方法設(shè)計(jì)單例模式，代碼如下

然后我們來驗(yàn)證下，單例模式下是否只能生成一個實(shí)例

單例模式在程序設(shè)計(jì)中比較典型的應(yīng)用場景：多個用戶同時調(diào)用某個模塊時，會生成一些日志，我們希望這些日志存在同一個文件內(nèi)，而不是多個文件。

在生成日志模塊我們就可以采用單例模式進(jìn)行設(shè)計(jì)。

二。反射

概念：簡單來說就是可以利用字符串來映射模塊中的相應(yīng)方法然后可以操作模塊中相應(yīng)的方法

我們以一個飯店點(diǎn)菜的實(shí)際場景來理解Python的反射機(jī)制

hasatter(對象,屬性或方法名)

判斷對象中是否有某個屬性或某個方法,返回值是布爾型

getattr(對象,屬性或方法名,缺省值) 判斷對象中是否有某個屬性或某個方法，如果有返回方法本身，沒有則返回缺省值

setattr(對象,屬性,新值)

將實(shí)例的屬性改為新的值,如果屬性不存在則新建

我們給實(shí)例guke1加個價格屬性