浅谈Python设计模式 - 单例模式

 

　　本篇主要介绍一下关于Python的单例模式，即让一个类对象有且只有一个实例化对象。

一、使用__new__方法（基类）

　　要实现单例模式，即为了让一个类只能实例化一个实例，那么我们可以去想：既然限制创建实例，那么我们可以修改其创建实例的根源即可，那就是父类__new__方法。

　　注意：不能使用自身的__new__()方法，应为自身这个类去进行实例化，是调用父类的__new__方法，若调用自身的__new__方法，那不就死循环了么，可以参考我的另外一篇博客：python类的__new__()。

class SingleTon(object):
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if not hasattr(cls, '_instance'):
            cls._instance = super().__new__(cls, *args, **kwargs)
        # return super().__new__(cls, *args, **kwargs)
        return cls._instance

class Foo(SingleTon):
    pass

if __name__ == '__main__':
    f1 = Foo()
    f2 = Foo()
    print('f1的id:',id(f1))
    print('f2的id:',id(f2))

# f1的id: 2151027475064
# f2的id: 2151027475064

　　注释：通过修改父类的__new__方法，去干涉子类的实例化创建实例，实现只能一个类只能有一个实例的效果。

 

二、使用闭包的形式

　　无论怎么实现，均为了让一个类只有一个实例对象，那么我们可以当类创建一个实例，我们就把使用一个变量把该实例记录下来，若该变量已经有实例了，便可把该变量返回即可，不让其进行创建新的实例。

def singleton(cls, *args, **kwargs):
    instances = None
    def get_instance(*args, **kwargs):
        nonlocal instances
        if instances is None:
            instances = cls(*args, **kwargs)
        return instances
    return get_instance

@singleton
class Bar(object):
    def __init__(self,name):
        self.name = name

if __name__ == '__main__':
    b1 = Bar('alex')
    b2 = Bar('hello')
    print(b1.name)
    print(b2.name)

　　注：为了实现单例模式，可以在类创建实例的时候对其进行限制，即通过判断该类是否已经创建了实例，若没有进行过实例化，则我们让其进行实例化，反之，返回原有对象即可。

 

三、使用元类的方式

　首先我们需要明确的是，当我们使用元类时：

　　1、类由type创建，创建类时，type的__init__方法自动执行，类()  --》执行type的 __call__方法(类的__new__方法,类的__init__方法)。

　　2、对象由类创建，创建对象时，类的__init__方法自动执行，对象() -- 》执行类的 __call__ 方法。

　那么我们可以思考：

　　当我们调用 类() 时不就是一个实例化的过程吗，就自动回执行 type中的call方法，所以我们需要去实现单例模式，只需要在call方法中对其进行限制是不是就可以达到我们想要的效果呢？试一试

class SingleTonType(type):

    def __init__(self,*args, **kwargs):
        super().__init__(*args, **kwargs)

    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        _instance = None  # 设置一个变量，用来存储是否创建实例
        print('cls:',cls)
        if _instance is None:
            obj = cls.__new__(cls,*args, **kwargs)  # 会一直找到能创建实例的父类，创建实例
            cls.__init__(obj, *args, **kwargs) # 构造方法去丰富该实例
            cls._instance = obj   # 并将变量修改的创建的实例
        return _instance

class Foo(metaclass=SingleTonType):
    def __init__(self,name):
        self.name = name

if __name__ == '__main__':
    obj1 = Foo('hello')  # 会调用type类（SingleTonType）中的call方法
    obj2 = Foo('world')

　　执行结果：

cls: <class '__main__.Foo'>
cls: <class '__main__.Foo'>
1841145040 1841145040

　　是不是达到我们实现 -- 一个类只拥有一个实例对象的效果了呢？

 

　　总结：其实实现单例模式，只需要在类进行实例化的时候，对其进行限制即可。比如在类进行实例化时，会调用父类的__new__方法，若使用元类，会调用call（）方法，那么我们只需要在这两个方法中对其加以限制即可。

　　使用修饰器闭包的利用的也是同样的原理。