Python 单例设计模式

设计模式

• 设计模式是前人工作的总结和提炼，通常，被人们广泛流传的设计模式都是针对某一特定问题的成熟解决方案
• 使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性

单例设计模式

• 目的 -- 让类创建对象，在系统中只有唯一的一个实例
• 每一次执行 类名() 返回的对象，内存地址是相同的

单例设计模式应用场景
音乐播放器 对象
打印机 对象
......

 

__new__ 方法

• 使用 类名() 创建对象时，Python 的解释器首先会调用 __new__ 方法为对象分配空间

 

• __new__ 是一个由 object 基类提供的 内置的静态方法，主要作用有两个：

1. 在内存中为对象分配空间
2. 返回对象引用

Python 解释器获得对象引用后，将引用的第一个参数，传递给 __new__ 方法

重写 __new__ 方法的代码非常固定！

1.  重写 __new__ 方法一点要 return super().__new__(cls)
2.  否则 Python的解释器得不到分配了空间的对象引用，就不会调用对象的初始化方法
3.  注意：__new__ 是一个静态方法，在调用是需要主动传递 cls 参数

 1 class MusicPlayer(object):
 2     def __new__(cls,*args,**kwargs):
 3         #1、创建对象时,new方法会被自动调用
 4         print("创建对象，分配空间...")
 5 
 6         #2、为对象分配空间
 7         instance = super().__new__(cls)
 8         
 9         #3、返回对象的引用
10         return instance
11 
12     def __init__(self):
13         print("播放器初始化...")
14 
15 #创建对象
16 player = MusicPlayer()
17 print(player)

运行结果：

创建对象，分配空间...
播放器初始化...
<__main__.MusicPlayer object at 0x0000000002F64F28>

 

单例创建流程

1. 定义一个类属性，初始值是None，用于记录单例对象的应用
2. 重写 __new__ 方法
3. 如果类属性 is None ，调用父类方法分配空间，并在类属性中记录结果
4. 返回类属性中记录的对象引用

 1 class MusicPlayer(object):
 2     #记录第一个被创建对象的引用
 3     instance = None
 4     
 5     def __new__(cls,*args,**kwargs):
 6         #1、判断类属性是否是空对象
 7         if cls.instance is None:
 8             #2、调用父类方法，为第一个对象分配空间
 9             cls.instance = super().__new__(cls)
10         
11         #3、返回类属性保存的对象引用
12         return cls.instance
13 
14 
15 #创建多个对象
16 player1 = MusicPlayer()
17 print(player1)
18 
19 player2 = MusicPlayer()
20 print(player2)

运行结果如下：

<__main__.MusicPlayer object at 0x0000000002FF5BA8>
<__main__.MusicPlayer object at 0x0000000002FF5BA8>

 

只执行一次初始化动作

每次调用 类名() 创建对象时，Python解释器会自动调用两个方法：

1. __new__ 分配空间
2. __init__ 对象初始化

解决办法：

1. 定义一个类属性 init_flag 标记是否执行过初始化动作,初始值为 False
2. 在 __init__ 方法中，判断 init_flag,如果为 False 就执行初始化动作
3. 然后将 init_flag 设置为 True
4. 这样，再次调用 __init__ 方法世，初始化动作就不会再执行了

 1 class MusicPlayer(object):
 2     #记录第一个被创建对象的引用
 3     instance = None
 4 
 5     #记录是否执行过初始化动作
 6     init_flag = False
 7     
 8     def __new__(cls,*args,**kwargs):
 9         #1、判断类属性是否是空对象
10         if cls.instance is None:
11             #2、调用父类方法，为第一个对象分配空间
12             cls.instance = super().__new__(cls)
13         
14         #3、返回类属性保存的对象引用
15         return cls.instance
16 
17     def __init__(self):
18         #1、判断是否执行过初始化动作
19         if MusicPlayer.init_flag:
20             return
21         
22         #2、如果没有执行过，在执行初始化动作
23         print("初始化播放器...")
24             
25         #3、修改类属性的标记
26         MusicPlayer.init_flag = True
27         
28 
29 #创建多个对象
30 player1 = MusicPlayer()
31 print(player1)
32 
33 player2 = MusicPlayer()
34 print(player2)

运行结果如下：

 

初始化播放器...
<__main__.MusicPlayer object at 0x0000000003009B70>
<__main__.MusicPlayer object at 0x0000000003009B70>