python实现单粒模式,模块方法/装饰器方法/__new__方法

我们首先理解一下什么叫做单例模式。

就是说，系统环境里面有一个类，无论在系统的什么地方，只要想实例化，就只能得到一个实例，实例化后对实例的任何操作，也只和第一个实例相关。

另外一个层面，单例模式同样避免了重复实例化的内存浪费，如果使用得当，能够大大节约系统资源。

 

下面就说一下python里面实现实例的几种方法，里面有几个和我之前讲过的知识点相关，这里mark一下：

• 使用模块
• 使用魔法方法 __new__
• 使用装饰器

1.模块方法实施单例模式，这个方法很简单，很土，但是很好理解：

singleton.py

import datetime
class ModuleSingleton(object):
    def __init__(self):
        self.init_time = str(datetime.datetime.now())
    def gatherAttrs(self):
        return ",".join("{}={}".format(k, getattr(self, k))
                        for k in self.__dict__.keys())
    def __str__(self):
        return "[{}:{}]".format(self.__class__.__name__, self.gatherAttrs())
    __repr__ = __str__

myinstance = ModuleSingleton()

下面我们来测试一下:

test.py

from singleton import test_module_singleton
def get_first_instance():

    return test_module_singleton.myinstance

def get_second_instance():

    return test_module_singleton.myinstance

def main():
    obj1 = get_first_instance()
    obj2 = get_second_instance()
    print obj1, obj2
    print id(obj1), id(obj2)

if __name__ == '__main__':

   main()

下面是输出，发现他们的初始化时间，以及实例的id，完全一模一样。：

pydev debugger: starting (pid: 16531) [ModuleSingleton:init_time=2018-03-11 15:21:39.690618] [ModuleSingleton:init_time=2018-03-11 15:21:39.690618] 140711470863632 140711470863632

2.使用__new__方法实现单粒，这里的__dict__,super,__init__请自行脑补一下：

import datetime
class MagicNewSingleton(object):
    _instance = None
    def __new__(cls, *args, **kw):
        if not cls._instance:
            cls._instance = super(MagicNewSingleton, cls).__new__(cls, *args, **kw)  
        return cls._instance
    def __init__(self):
        self.init_time = str(datetime.datetime.now())
    def gatherAttrs(self):
        return ",".join("{}={}".format(k, getattr(self, k))
                        for k in self.__dict__.keys())
    def __str__(self):
        return "[{}:{}]".format(self.__class__.__name__, self.gatherAttrs())

    __repr__ = __str__

if __name__ == '__main__':
    obj1 = MagicNewSingleton()
    obj2 = MagicNewSingleton()
    print obj1, obj2

    print id(obj1), id(obj2)

我们看一下输出结果，和第一种实现方式一样的效果：

[MagicNewSingleton:init_time=2018-03-11 15:40:33.918990] [MagicNewSingleton:init_time=2018-03-11 15:40:33.918990] 139931646473232 139931646473232

3.使用装饰器实现单粒模式，这里有关装饰器，闭包的内容，请自行脑补一下吧：

import datetime
from functools import wraps
def decorator_singleton(cls):
    instances = {}
    @wraps(cls)
    def getinstance(*args, **kw):
        if cls not in instances:
            instances[cls] = cls(*args, **kw)
        return instances[cls]
    return getinstance
@decorator_singleton
class DecoratorSingleton(object):
    def __init__(self)
        self.init_time = str(datetime.datetime.now())
    def gatherAttrs(self):
        return ",".join("{}={}".format(k, getattr(self, k))
                        for k in self.__dict__.keys())
    def __str__(self):
        return "[{}:{}]".format(self.__class__.__name__, self.gatherAttrs())
    __repr__ = __str__

if __name__ == '__main__':
    obj1 = DecoratorSingleton()
    obj2 = DecoratorSingleton()
    print obj1, obj2

    print id(obj1), id(obj2)

最后看一下输出：

[DecoratorSingleton:init_time=2018-03-11 15:51:50.268966][DecoratorSingleton:init_time=2018-03-11 15:51:50.268966]

140602111509648 140602111509648

总结一下：

• 模块方法，只需要在一个模块里面完成实例化，在其他模块使用时直接导入即可。（详细的，请先理解模块的概念，包括locals()， globals()两个方法）。
• __new__方法，重新实现类的'构造函数'，使用类变量辨识类是否完成了初始化。
• 装饰器方法，使用闭包变量来辨识类是否完成了初始化。