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  • python的单例模式

    单例模式(Singleton Pattern)，是一种软件设计模式，是类只能实例化一个对象，

    　　　　目的是便于外界的访问，节约系统资源，如果希望系统中 只有一个对象可以访问，就用单例模式，

    　　　　显然单例模式的要点有三个；一是某个类只能有一个实例；二是它必须自行创建这个实例；三是它必须自行向整个系统提供这个实例。

    在 Python 中，我们可以用多种方法来实现单例模式：

    • 使用模块
    • 使用 __new__
    • 使用装饰器（decorator）
    • 使用元类（metaclass）

    概念

    简单说，单例模式（也叫单件模式）的作用就是保证在整个应用程序的生命周期中，任何一个时刻，单例类的实例都只存在一个（当然也可以不存在）

    例子：

    一台计算机上可以连好几个打印机，但是这个计算机上的打印程序只能有一个，这里就可以通过单例模式来避免两个打印作业同时输出到打印机中，即在整个的打印过程中我只有一个打印程序的实例。

    super(B, self).__init__()是这样理解的：super(B, self)首先找到B的父类（就是类A），然后把类B的对象self转换为类A的对象（通过某种方式，一直没有考究是什么方式，惭愧），然后“被转换”的类A对象调用自己的__init__函数。考虑到super中只有指明子类的机制，因此，在多继承的类定义中，通常我们保留使用类似代码段1的方法。

    　　1. super并不是一个函数，是一个类名，形如super(B, self)事实上调用了super类的初始化函数，
           产生了一个super对象；
    　　2. super类的初始化函数并没有做什么特殊的操作，只是简单记录了类类型和具体实例；
    　　3. super(B, self).func的调用并不是用于调用当前类的父类的func函数；
    　　4. Python的多继承类是通过mro的方式来保证各个父类的函数被逐一调用，而且保证每个父类函数
           只调用一次（如果每个类都使用super）；
    　　5. 混用super类和非绑定的函数是一个危险行为，这可能导致应该调用的父类函数没有调用或者一
           个父类函数被调用多次。

    __new__： 对象的创建，是一个静态方法，第一个参数是cls。(想想也是，不可能是self，对象还没创建，哪来的self)
    __init__ ： 对象的初始化， 是一个实例方法，第一个参数是self。

    __new__方法在类定义中不是必须写的，如果没定义，默认会调用object.__new__去创建一个对象。如果定义了，就是override,可以custom创建对象的行为。
    聪明的读者可能想到，既然__new__可以custom对象的创建，那我在这里做一下手脚，每次创建对象都返回同一个，那不就是单例模式了吗？没错，就是这样。可以观摩《飘逸的python - 单例模式乱弹》
    定义单例模式时，因为自定义的__new__重载了父类的__new__，所以要自己显式调用父类的__new__，即object.__new__(cls, *args, **kwargs)，或者用super()。，不然就不是extend原来的实例了，而是替换原来的实例。

    代码

    import threading

    class Signleton(object):

        def __init__(self):

            print("__init__ method called")

        def __new__(cls):

            print("__new__ method called")

            mutex=threading.Lock()

            mutex.acquire() # 上锁，防止多线程下出问题

            if not hasattr(cls, 'instance'):

                cls.instance = super(LogSignleton, cls).__new__(cls)

            mutex.release()

            return cls.instance

    if __name__ == '__main__':

    obj = Signleton()

    输出结果：

    >>> ================================ RESTART ================================

    >>>

    __new__ method called

    __init__ method called

    >>> 

    说明

    1.从输出结果来看，最先调用 __new__ 方法，然后调用__init__方法

    2. __new__ 通常用于控制生成一个新实例的过程，它是类级别的方法。

    3. __init__ 通常用于初始化一个新实例，控制这个初始化的过程，比如添加一些属性，做一些额外的操作，发生在类实例被创建完以后。它是实例级别的方法。

    方法1;

    　　__new__ 在__init__初始化前，就已经实例化对象，可以利用这个方法实现单例模式。

      1. print '----------------------方法1--------------------------'  
      2. #方法1,实现__new__方法  
      3. #并在将一个类的实例绑定到类变量_instance上,  
      4. #如果cls._instance为None说明该类还没有实例化过,实例化该类,并返回  
      5. #如果cls._instance不为None,直接返回cls._instance  
      6. class Singleton(object):  
      7.     def __new__(cls, *args, **kw):  
      8.         if not hasattr(cls, '_instance'):  
      9.             orig = super(Singleton, cls)  
      10.             cls._instance = orig.__new__(cls, *args, **kw)  
      11.         return cls._instance  
      12.   
      13. class MyClass(Singleton):  
      14.     a = 1  
      15.   
      16. one = MyClass()  
      17. two = MyClass()  
      18.   
      19. two.a = 3  
      20. print one.a  
      21. #3  
      22. #one和two完全相同,可以用id(), ==, is检测  
      23. print id(one)  
      24. #29097904  
      25. print id(two)  
      26. #29097904  
      27. print one == two  
      28. #True  
      29. print one is two  
      30. #True 
        1. print '----------------------方法2--------------------------'  
        2. #方法2,共享属性;所谓单例就是所有引用(实例、对象)拥有相同的状态(属性)和行为(方法)  
        3. #同一个类的所有实例天然拥有相同的行为(方法),  
        4. #只需要保证同一个类的所有实例具有相同的状态(属性)即可  
        5. #所有实例共享属性的最简单最直接的方法就是__dict__属性指向(引用)同一个字典(dict)  
        6. #可参看:http://code.activestate.com/recipes/66531/  
        7. class Borg(object):  
        8.     _state = {}  
        9.     def __new__(cls, *args, **kw):  
        10.         ob = super(Borg, cls).__new__(cls, *args, **kw)  
        11.         ob.__dict__ = cls._state  
        12.         return ob  
        13.   
        14. class MyClass2(Borg):  
        15.     a = 1  
        16.   
        17. one = MyClass2()  
        18. two = MyClass2()  
        19.   
        20. #one和two是两个不同的对象,id, ==, is对比结果可看出  
        21. two.a = 3  
        22. print one.a  
        23. #3  
        24. print id(one)  
        25. #28873680  
        26. print id(two)  
        27. #28873712  
        28. print one == two  
        29. #False  
        30. print one is two  
        31. #False  
        32. #但是one和two具有相同的（同一个__dict__属性）,见:  
        33. print id(one.__dict__)  
        34. #30104000  
        35. print id(two.__dict__)  
        36. #30104000  
        37.   
        38. print '----------------------方法3--------------------------'  
        39. #方法3:本质上是方法1的升级（或者说高级）版  
        40. #使用__metaclass__（元类）的高级python用法  
        41. class Singleton2(type):  
        42.     def __init__(cls, name, bases, dict):  
        43.         super(Singleton2, cls).__init__(name, bases, dict)  
        44.         cls._instance = None  
        45.     def __call__(cls, *args, **kw):  
        46.         if cls._instance is None:  
        47.             cls._instance = super(Singleton2, cls).__call__(*args, **kw)  
        48.         return cls._instance  
        49.   
        50. class MyClass3(object):  
        51.     __metaclass__ = Singleton2  
        52.   
        53. one = MyClass3()  
        54. two = MyClass3()  
        55.   
        56. two.a = 3  
        57. print one.a  
        58. #3  
        59. print id(one)  
        60. #31495472  
        61. print id(two)  
        62. #31495472  
        63. print one == two  
        64. #True  
        65. print one is two  
        66. #True  
        67.   
        68. print '----------------------方法4--------------------------'  
        69. #方法4:也是方法1的升级（高级）版本,  
        70. #使用装饰器(decorator),  
        71. #这是一种更pythonic,更elegant的方法,  
        72. #单例类本身根本不知道自己是单例的,因为他本身(自己的代码)并不是单例的  
        73. def singleton(cls, *args, **kw):  
        74.     instances = {}  
        75.     def _singleton():  
        76.         if cls not in instances:  
        77.             instances[cls] = cls(*args, **kw)  
        78.         return instances[cls]  
        79.     return _singleton  
        80.  
        81. @singleton  
        82. class MyClass4(object):  
        83.     a = 1  
        84.     def __init__(self, x=0):  
        85.         self.x = x  
        86.   
        87. one = MyClass4()  
        88. two = MyClass4()  
        89.   
        90. two.a = 3  
        91. print one.a  
        92. #3  
        93. print id(one)  
        94. #29660784  
        95. print id(two)  
        96. #29660784  
        97. print one == two  
        98. #True  
        99. print one is two  
        100. #True  
        101. one.x = 1  
        102. print one.x  
        103. #1  
        104. print two.x

          ==========================================================

            1. 单例模式

              单例模式（Singleton Pattern）是一种常用的软件设计模式，该模式的主要目的是确保某一个类只有一个实例存在。当你希望在整个系统中，某个类只能出现一个实例时，单例对象就能派上用场。

              比如，某个服务器程序的配置信息存放在一个文件中，客户端通过一个 AppConfig 的类来读取配置文件的信息。如果在程序运行期间，有很多地方都需要使用配置文件的内容，也就是说，很多地方都需要创建 AppConfig 对象的实例，这就导致系统中存在多个 AppConfig 的实例对象，而这样会严重浪费内存资源，尤其是在配置文件内容很多的情况下。事实上，类似 AppConfig 这样的类，我们希望在程序运行期间只存在一个实例对象。

              在 Python 中，我们可以用多种方法来实现单例模式：

              • 使用模块
              • 使用 __new__
              • 使用装饰器（decorator）
              • 使用元类（metaclass）

              使用模块

              其实，Python 的模块就是天然的单例模式，因为模块在第一次导入时，会生成 .pyc 文件，当第二次导入时，就会直接加载 .pyc 文件，而不会再次执行模块代码。因此，我们只需把相关的函数和数据定义在一个模块中，就可以获得一个单例对象了。如果我们真的想要一个单例类，可以考虑这样做：

              将上面的代码保存在文件 mysingleton.py 中，然后这样使用：

              使用 __new__

              为了使类只能出现一个实例，我们可以使用 __new__ 来控制实例的创建过程，代码如下：

              在上面的代码中，我们将类的实例和一个类变量 _instance 关联起来，如果 cls._instance 为 None 则创建实例，否则直接返回 cls._instance。

              执行情况如下：

              使用装饰器

              我们知道，装饰器（decorator）可以动态地修改一个类或函数的功能。这里，我们也可以使用装饰器来装饰某个类，使其只能生成一个实例，代码如下：

              在上面，我们定义了一个装饰器 singleton，它返回了一个内部函数 getinstance，该函数会判断某个类是否在字典 instances 中，如果不存在，则会将 cls 作为 key，cls(*args, **kw) 作为 value 存到 instances 中，否则，直接返回 instances[cls]。

              使用 metaclass

              元类（metaclass）可以控制类的创建过程，它主要做三件事：

              • 拦截类的创建
              • 修改类的定义
              • 返回修改后的类

              使用元类实现单例模式的代码如下：

               
              1
              2
              3
              4
              5
              6
              7
              8
              9
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              11
              12
              13
              14
              class Singleton(type):
                  _instances = {}
                  def __call__(cls, *args, **kwargs):
                      if cls not in cls._instances:
                          cls._instances[cls] = super(Singleton, cls).__call__(*args, **kwargs)
                      return cls._instances[cls]
               
              # Python2
              class MyClass(object):
                  __metaclass__ = Singleton
               
              # Python3
              # class MyClass(metaclass=Singleton):
              #    pass
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    第三节 深入JavaScript
    第二节 JavaScript基础
    第一节 JavaScript概述
    面试大纲
    flask
    面试准备
    数据结构与算法 学习
    Linux学习
  • 原文地址：https://www.cnblogs.com/gyh04541/p/7853652.html
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