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Python 中类的单例实现

单例设计模式是应用开发过程中最简单的创建型的设计模式。类的单例指的是一个类只有一个实例，可以提供一个全局的访问节点，常常用于日志记录，数据库操作等等，它们的特点是资源一般只有一个，单一的访问实例可以避免同一资源的冲突。

Python中典型的单例的实现方式

#!/usr/bin/env python3
#coding:utf8

class Singleton(object):
    def __new__(cls, *arg, **kw):
        if not hasattr(cls, '_instance'):
            cls._instance = super(Singleton, cls).__new__(cls)
        return cls._instance
    def __init__(self, v):
        self.v = v
        print("v=", self.v)

if __name__ == "__main__":
    s1 = Singleton(3)
    s2 = Singleton(2)
    print(s1 == s2)
    print("s1.v=", s1.v)

上述代码通过重写__new__方法实现了类的单一性，__new__是python中一个特别的魔法方法，它的一个参数cls代表要初始化的类，在类初始化的时候解释器自动提供，它直接返回一个初始化好的类，在上面的例子中，首先会去查找相应的类的实例_instance是否存在，如果不存在就调用类的初始化方法生成一个新的类，super方法会返回类的一个类的定义，通过调用__new__方法实现类的例化，例化完成后将实例保存在_instance中，从而实现类的单一实例。

通过元类的方式实现

元类是一个类的类，也就是说类实际上是元类的实例，通过元类，我们可以实现自定义类型的定义，比如对于MyClass的类，我们可以定义一个MyKls的元类来控制MyClass的行为。在python中创建类的对象的时候会调用__call__方法实现类的初始化，因此可以通过定义__call__方法实现对类初始化方式的控制。

class MetaSingleton(type):
    _instances = {}
    def __call__(cls, *args, **kw):
        if cls not in cls._instances:
            cls._instances[cls] = super(MetaSingleton, \
                    cls).__call__(*args, **kw)
            print("Create new class")
        return cls._instances[cls]

class Logger(metaclass=MetaSingleton):
    def __init__(self, src):
        self.src = src
        print("Logger init called:", self.src)

这也是一种实现类的单例的方式，不过这种方式和之前的方式有一些差别，通过元类__call__方法实现的单例，会直接劫持__new__和__init__方法，也就是类只有第一次初始化的时候会调用__init__方法，而第一种方法实际每次初始化的时候还会重新调用新的init方法，这就是两者之前的差异，不过一般在使用单例模式时候会显式的定义一个init方法，而不用自带的__init__方法，防止对内部的全局变量意外的修改。

装饰函数的实现方式

与元类重写__call__的实现方式类似，实际还有一种更为简洁的单例的实现方式，就是采用装饰函数的实现方式：

def single_instance(cls, *args, **kw):
    """
    A decorator to guaranteed a class only init once
    """
    instances = {}

    def _singleton():
        if cls not in instances:
            instances[cls] = cls(*args, **kw)
        return instances[cls]
    return _singleton

通过元类的定义我们知道类的实例化就是相当于对类的一个调用，所以可以用一个装饰函数对这个调用加以修改从而实现对类的控制。上面的这种方式就是对类在调用进行修改，从而实现类只有一个实例的效果。

最后更新于 2017-12-04 14:27:58 并被添加「」标签，已有 2119 位童鞋阅读过。


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