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Python的6种方式实现单例模式

是丫丫呀1年前 (2023-11-21)阅读数 21#技术干货
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单例模式是一个软件的设计模式,为了保证一个类,无论调用多少次产生的实例对象,都是指向同一个内存地址,仅仅只有一个实例(只有一个对象)。

实现单例模式的手段有很多种,但总的原则是保证一个类只要实例化一个对象,下一次再实例的时候就直接返回这个对象,不再做实例化的操作。所以这里面的关键一点就是,如何判断这个类是否实例化过一个对象。

这里介绍两类方式:

一类是通过模块导入的方式;

一类是通过魔法方法判断的方式;

#基本原理:

-第一类通过模块导入的方式,借用了模块导入时的底层原理实现。

-当一个模块(py文件)被导入时,首先会执行这个模块的代码,然后将这个模块的名称空间加载到内存。

-当这个模块第二次再被导入时,不会再执行该文件,而是直接在内存中找。

-于是,如果第一次导入模块,执行文件源代码时实例化了一个类,那再次导入的时候,就不会再实例化。

-第二类主要是基于类和元类实现,在'对象'的魔法方法中判断是否已经实例化过一个对象

-这类方式,根据实现的手法不同,又分为不同的方法,如:

-通过类的绑定方法;通过元类;通过类下的__new__;通过装饰器(函数装饰器,类装饰器)实现等。

下面分别介绍这几种不同的实现方式,仅供参考实现思路,不做具体需求。

通过模块导入

#cls_singleton.py

classFoo(object):

pass

instance=Foo()

#test.py

importcls_singleton

obj1=cls_singleton.instance

obj2=cls_singleton.instance

print(obj1isobj2)

#原理:模块第二次导入从内存找的机制

通过类的绑定方法

classStudent:

_instance=None#记录实例化对象

def__init__(self,name,age):

self.name=name

self.age=age

@classmethod

defget_singleton(cls,*args,**kwargs):

ifnotcls._instance:

cls._instance=cls(*args,**kwargs)

returncls._instance

stu1=Student.get_singleton('jack',18)

stu2=Student.get_singleton('jack',18)

print(stu1isstu2)

print(stu1.__dict__,stu2.__dict__)

#原理:类的绑定方法是第二种实例化对象的方式,

#第一次实例化的对象保存成类的数据属性_instance,

#第二次再实例化时,在get_singleton中判断已经有了实例对象,直接返回类的数据属性_instance

通过魔法方法__new__

classStudent:

_instance=None

def__init__(self,name,age):

self.name=name

self.age=age

def__new__(cls,*args,**kwargs):

#ifcls._instance:

#returncls._instance#有实例则直接返回

#else:

#cls._instance=super().__new__(cls)#没有实例则new一个并保存

#returncls._instance#这个返回是给是给init,再实例化一次,也没有关系

ifnotcls._instance:#这是简化的写法,上面注释的写法更容易提现判断思路

cls._instance=super().__new__(cls)

returncls._instance

stu1=Student('jack',18)

stu2=Student('jack',18)

print(stu1isstu2)

print(stu1.__dict__,stu2.__dict__)

#原理:和方法2类似,将判断的实现方式,从类的绑定方法中转移到类的__new__中

#归根结底都是判断类有没有实例,有则直接返回,无则实例化并保存到_instance中。

通过元类

classMymeta(type):

def__init__(cls,name,bases,dic):

super().__init__(name,bases,dic)

cls._instance=None#将记录类的实例对象的数据属性放在元类中自动定义了

def__call__(cls,*args,**kwargs):#此call会在类被调用(即实例化时触发)

ifcls._instance:#判断类有没有实例化对象

returncls._instance

else:#没有实例化对象时,控制类造空对象并初始化

obj=cls.__new__(cls,*args,**kwargs)

obj.__init__(*args,**kwargs)

cls._instance=obj#保存对象,下一次再实例化可以直接返回而不用再造对象

returnobj

classStudent(metaclass=Mymeta):

def__init__(self,name,age):

self.name=name

self.age=age

stu1=Student('jack',18)

stu2=Student('jack',18)

print(stu1isstu2)

print(stu1.__dict__,stu2.__dict__)

#原理:类定义时会调用元类下的__init__,类调用(实例化对象)时会触发元类下的__call__方法

#类定义时,给类新增一个空的数据属性,

#第一次实例化时,实例化之后就将这个对象赋值给类的数据属性;第二次再实例化时,直接返回类的这个数据属性

#和方式3的不同之处1:类的这个数据属性是放在元类中自动定义的,而不是在类中显示的定义的。

#和方式3的不同之处2:类调用时触发元类__call__方法判断是否有实例化对象,而不是在类的绑定方法中判断

函数装饰器

defsingleton(cls):

_instance_dict={}#采用字典,可以装饰多个类,控制多个类实现单例模式

definner(*args,**kwargs):

ifclsnotin_instance_dict:

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

return_instance_dict.get(cls)

returninner

@singleton

classStudent:

def__init__(self,name,age):

self.name=name

self.age=age

#def__new__(cls,*args,**kwargs):#将方法3的这部分代码搬到了函数装饰器中

Python的6种方式实现单例模式

#ifnotcls._instance:

#cls._instance=super().__new__(cls)

#returncls._instan

stu1=Student('jack',18)

stu2=Student('jack',18)

print(stu1isstu2)

print(stu1.__dict__,stu2.__dict__)

类装饰器

classSingleTon:

_instance_dict={}

def__init__(self,cls_name):

self.cls_name=cls_name

def__call__(self,*args,**kwargs):

ifself.cls_namenotinSingleTon._instance_dict:

SingleTon._instance_dict[self.cls_name]=self.cls_name(*args,**kwargs)

returnSingleTon._instance_dict.get(self.cls_name)

@SingleTon#这个语法糖相当于Student=SingleTon(Student),即Student是SingleTon的实例对象

classStudent:

def__init__(self,name,age):

self.name=name

self.age=age

stu1=Student('jack',18)

stu2=Student('jack',18)

print(stu1isstu2)

print(stu1.__dict__,stu2.__dict__)

#原理:在函数装饰器的思路上,将装饰器封装成类。

#程序执行到与语法糖时,会实例化一个Student对象,这个对象是SingleTon的对象。

#后面使用的Student本质上使用的是SingleTon的对象。

#所以使用Student('jack',18)来实例化对象,其实是在调用SingleTon的对象,会触发其__call__的执行

#所以就在__call__中,判断Student类有没有实例对象了。

以上内容为大家介绍了Python的6种方式实现单例模式,希望对大家有所帮助,如果想要了解更多Python相关知识,请关注IT培训机构:开发教育。http://www.baikegou.com/

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