Python 中 Singleton 的写法及其拓展

内容简介：Python 中 Singleton 的写法及其拓展

重要性无需多言，我们在项目中经常有「要一个进程全局的变量（内存块）」的需求，而且单例模式是几种 设计模式 中最容易的。

偷懒且有用的做法：模块级别常量

我经常使用这种方式，因为简单且不易出错。

众所周知，Python 的 module 概念，是一个天然的 Singleton。而且 Python 是多范式语言，可以不必像 Java 那样使用 class 去处理这件事情，在 module 级别定义一个常量，是一种很自然的想法。

代码如下：

• 定义方

singleton.py

class _MySingleton(object):
    """
    我们使用下划线开头, 告诫调用者, 不要直接 new
    也不要来访问这个class
    """
    def __init__(self, name, age):
        self._name = name
        self._age = age

    def print_name(self):
        print(self._name)

# 可以定制多个全局实例
S1 = _MySingleton('s1', 22)
S2 = _MySingleton('s2', 11)

• 调用方

caller.py

from singleton import S1

# 尽情使用S1( 在任意点import 都可以 ), 它是全局唯一的!

正规做法：元编程

有些人不喜欢上面那种做法，他们认为「破坏了代码的纯粹性」，这个时候我们可以使用元编程的方式，让我们更近一步。

这是从 Python Cookbook 摘取出来的代码。

• 元类基类

class SingletonMetaclass(type):
    def __init__(self, *args, **kwargs):
        self.__instance = None
        super().__init__(*args, **kwargs)

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        if self.__instance is None:
            self.__instance = super(SingletonMetaclass, self).__call__(*args, **kwargs)
            return self.__instance
        else:
            return self.__instance

• 继承了元类基类的类

class SpamSingleton(metaclass=SingletonMetaclass):
    """注意: 根据Singleton的定义, 构造函数一般需要使用默认的构造函数"""
    def get_addr(self):
        return id(self)

• 调用方

from singleton import SpamSingleton

s1 = SpamSingleton()
s2 = SpamSingleton()

pritn(id(s1), id(s2))   # 内存地址是一样的

老实说，理解 SingletonMetaclass 的作用过程还是有点困难的，我花了好久才搞清楚上面各个方法的调用流程。

不过 SingletonMetaclass 的作用也是巨大的，我们定义将其放入一个 base.py 的文件中，任何时刻我们想要定义某个 Singleton class，直接从其继承即可，简单且方便。

比较 Hack 的做法：Borg 模式

不多说，搜索引擎搜出来的结果，全都是推荐这种做法，让人以为这是「主流做法」（其实并不是）。

这种做法，修改了 Singleton 的定义，即：所有变量共享一个内存块，但是这个内存块的内容是可变化的。然后通过将实例的 __dict__ 方法重定向 class 的 __dict__ 方法，以达到其目的。

但是这种做法不是很符合我对 Singleton的感知，即：全局唯一，且其内容最好也不要变化。所以在实际开发中，并不喜欢这种做法。

总结

从个人的倾向来看，比较喜欢「掌握一种或两种方式，然后使用最熟练，而且不出错」的观点，所以我只推荐第一二种方式。

以上就是本文的全部内容，希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助，也希望大家多多支持 码农网

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