Python中的单例模式
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:
#!/usr/bin/env python # _*_ coding:utf-8 _*_ __author__ = 'junxi' class MySingleton(object): def foo(self): pass my_singleton = MySingleton()
将上面的代码保存在文件 mysingleton.py 中,然后这样使用:
from mysingleton import my_singleton my_singleton.foo()
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:
class Singleton(object): _instance = None def __new__(cls, *args, **kwargs): if not cls._instance: cls._instance = super(Singleton, cls).__new__(cls, *args, **kwargs) return cls._instance class MyClass(Singleton): a = 1 one = MyClass() two = MyClass() print 'one == two: ', (one == two) print 'id(one): ', id(one) print 'id(two): ', id(two)
执行结果:
one == two: True id(one): 50662032 id(two): 50662032
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:
from functools import wraps def singleton(cls): instances = {} @wraps(cls) def getinstance(*args, **kwargs): if cls not in instances: instances[cls] = cls(*args, **kwargs) return instances[cls] return getinstance @singleton class MyClass(object): a = 1
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:
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 a = 1 # python3 # class MyClass(metaclass=Singleton) # pass a = MyClass() b = MyClass() print a.a print 'a is b ? ', (a is b)
执行结果:
1 a is b ? True
相关推荐
class Singleton: def __new__: # 关键在于这,每一次实例化的时候,我们都只会返回这同一个instance对象 if not hasattr: cls.instance =