Python使用__new__方法实现单例模式

  • 发布时间:2017年5月19日 09:58
  • 作者:杨仕航
  • 分类标签: Python
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单例模式意思是不管实例化多少次只实例化单个实例的特殊类。这种模式在软件中设计比较常见,主要为了管理和控制系统资源,避免重复实例化。例如日志类,每个日志对象都有自己的保存路径等配置。我们不想重复实例化多个日志对象,在整个系统中只想使用同个日志对象即可。你可以定义一个全局变量,也可以实现单例模式。每次实例化日志类都是同一个日志对象。

接下来看看Python如何实现单例模式。

这里采用__new__方法,先看看__new__是何方神圣。如下代码:

class A(object):
    def __init__(self):
        print('init')
        
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        print('new %s' % cls)
        return object.__new__(cls, *args, **kwargs)
        
#实例化测试
a = A()


结果将输出:

new <class '__main__.A'>
init


有几个地方需要注意一下:

1)__new__方法是静态类方法,虽然没有加静态类方法的装饰器;

2)A继承object类,虽然通常可以省略object字样。但这里省略就无法执行__new__方法。若A继承其他类,同样可以使用object的__new__方法,也可以使用父类的__new__方法;

3)在实例化对象的时候,__new__方法在__init__方法之前执行;

4)__new__必须返回一个对象,才能给__init__初始化。


我们可以从从单词的意思理解这两个方法,new是新的意思,init是初始化。在__new__方法生成一个新的对象给__init__初始化内容。我们可以通过控制__new__方法生成的对象来实现单例模式。只要在__new__方法每次返回同一个对象即可。如下代码:

class A(object):
    __instance = None
    
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        #判断__instance是否有None
        if cls.__instance is None:
            #若为None,则new一个对象写入到该变量
            cls.__instance = object.__new__(cls, *args, **kwargs)
            
        #返回该变量中的对象
        return cls.__instance


我们可以写如下代码测试:

a = A()
a.value = 2

b = A()
print(b.value)

print(a is b)
print(a)
print(b)


得到如下结果:

2
True
<__main__.A object at 0x024959F0>
<__main__.A object at 0x024959F0>


从上面可以看出a和b两个对象指向同一个地址,说明它们是同一个对象。

继续拓展,上面提到实例化对象时先执行__new__生成对象,再执行__init__初始化。若我们在__init__中初始化话对象的属性值,第二次通过实例化获取同个单例会不会有影响?答案是“会”,用代码说话,如下代码:

class A(object):
    __instance = None
        
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        #判断__instance是否有None
        if cls.__instance is None:
            #若为None,则new一个对象写入到该变量
            cls.__instance = object.__new__(cls, *args, **kwargs)
            
        #返回该变量中的对象
        return cls.__instance
        
    def __init__(self):
        self.value = 1
        
a = A()
a.value = 2 #修改value属性为2

b = A() #再次获取实例
print(b.value)


结果将输出1,这意味__init__初始化会影响属性的内容。在使用单例模式时,尽量避免初始化属性或者初始化属性之前先判断是否存在该属性。如下代码:

class A(object):
    __instance = None
        
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        #判断__instance是否有None
        if cls.__instance is None:
            #若为None,则new一个对象写入到该变量
            cls.__instance = object.__new__(cls, *args, **kwargs)
            
        #返回该变量中的对象
        return cls.__instance
        
    def __init__(self):
        #判断value属性是否存在,不存在则初始化
        if not hasattr(self, 'value'):
            self.value = 1
        
a = A()
a.value = 2 #修改value属性为2

b = A() #再次获取实例
print(b.value)


这次得到的结果为2。

更多细节大家可自行实践总结。当然,还可以通过其他手段实现单例模式。例如,静态类方法、装饰器等。

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