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Python單例模式的四種創建方式實例解析

瀏覽:27日期:2022-08-04 11:22:13

單例模式

單例模式(Singleton Pattern)是一種常用的軟件設計模式,該模式的主要目的是確保某一個類只有一個實例存在。當你希望在整個系統中,某個類只能出現一個實例時,單例對象就能派上用場。

比如,某個服務器程序的配置信息存放在一個文件中,客戶端通過一個 AppConfig 的類來讀取配置文件的信息。如果在程序運行期間,有很多地方都需要使用配置文件的內容,也就是說,很多地方都需要創建 AppConfig 對象的實例,這就導致系統中存在多個 AppConfig 的實例對象,而這樣會嚴重浪費內存資源,尤其是在配置文件內容很多的情況下。事實上,類似 AppConfig 這樣的類,我們希望在程序運行期間只存在一個實例對象。

在 Python 中,我們可以用多種方法來實現單例模式:

使用模塊 使用__new__使 用裝飾器(decorator) 使用元類(metaclass)

使用模塊

其實,Python 的模塊就是天然的單例模式,因為模塊在第一次導入時,會生成.pyc文件,當第二次導入時,就會直接加載.pyc文件,而不會再次執行模塊代碼。因此,我們只需把相關的函數和數據定義在一個模塊中,就可以獲得一個單例對象了。如果我們真的想要一個單例類,可以考慮這樣做:

Python單例模式的四種創建方式實例解析

將上面的代碼保存在文件mysingleton.py中,然后這樣使用:

Python單例模式的四種創建方式實例解析

使用__new__

為了使類只能出現一個實例,我們可以使用__new__來控制實例的創建過程,代碼如下:

Python單例模式的四種創建方式實例解析

在上面的代碼中,我們將類的實例和一個類變量_instance關聯起來,如果cls._instance為 None 則創建實例,否則直接返回cls._instance。

執行情況如下:

Python單例模式的四種創建方式實例解析

使用裝飾器

我們知道,裝飾器(decorator)可以動態地修改一個類或函數的功能。這里,我們也可以使用裝飾器來裝飾某個類,使其只能生成一個實例,代碼如下:

Python單例模式的四種創建方式實例解析

在上面,我們定義了一個裝飾器singleton,它返回了一個內部函數getinstance,該函數會判斷某個類是否在字典instances中,如果不存在,則會將cls作為 key,cls(*args, **kw)作為 value 存到instances中,否則,直接返回instances[cls]。

使用 metaclass

元類(metaclass)可以控制類的創建過程,它主要做三件事:

攔截類的創建修改類的定義返回修改后的類

使用元類實現單例模式的代碼如下:

Python單例模式的四種創建方式實例解析

小結Python 的模塊是天然的單例模式,這在大部分情況下應該是夠用的,當然,我們也可以使用裝飾器、元類等方法

以上就是本文的全部內容,希望對大家的學習有所幫助,也希望大家多多支持好吧啦網。

標簽: Python 編程
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