所谓单例,是指一个类的实例从始至终只能被创建一次。

方法1

如果想使得某个类从始至终最多只有一个实例,使用__new__方法会很简单。Python中类是通过__new__来创建实例的:

class Singleton(object): 
def __new__(cls,*args,**kwargs): 
if not hasattr(cls,'_inst'): 
cls._inst=super(Singleton,cls).__new__(cls,*args,**kwargs) 
return cls._inst 
if __name__=='__main__': 
class A(Singleton): 
def __init__(self,s): 
self.s=s       
a=A('apple')    
b=A('banana') 
print id(a),a.s 
print id(b),b.s

结果:

29922256 banana
29922256 banana

通过__new__方法,将类的实例在创建的时候绑定到类属性_inst上。如果cls._inst为None,说明类还未实例化,实例化并将实例绑定到cls._inst,以后每次实例化的时候都返回第一次实例化创建的实例。注意从Singleton派生子类的时候,不要重载__new__。

方法2:

有时候我们并不关心生成的实例是否具有同一id,而只关心其状态和行为方式。我们可以允许许多个实例被创建,但所有的实例都共享状态和行为方式:

class Borg(object): 
_shared_state={} 
def __new__(cls,*args,**kwargs): 
obj=super(Borg,cls).__new__(cls,*args,**kwargs) 
obj.__dict__=cls._shared_state 
return obj

将所有实例的__dict__指向同一个字典,这样实例就共享相同的方法和属性。对任何实例的名字属性的设置,无论是在__init__中修改还是直接修改,所有的实例都会受到影响。不过实例的id是不同的。要保证类实例能共享属性,但不和子类共享,注意使用cls._shared_state,而不是Borg._shared_state。

因为实例是不同的id,所以每个实例都可以做字典的key:

if __name__=='__main__': 
class Example(Borg): 
pass
a=Example() 
b=Example() 
c=Example() 
adict={} 
j=0
for i in a,b,c: 
adict[i]=j 
j+=1
for i in a,b,c: 
print adict[i]

结果:

0
1
2

如果这种行为不是你想要的,可以为Borg类添加__eq__和__hash__方法,使其更接近于单例模式的行为:

class Borg(object): 
_shared_state={} 
def __new__(cls,*args,**kwargs): 
obj=super(Borg,cls).__new__(cls,*args,**kwargs) 
obj.__dict__=cls._shared_state 
return obj 
def __hash__(self): 
return 1
def __eq__(self,other): 
try: 
return self.__dict__ is other.__dict__ 
except: 
return False
if __name__=='__main__': 
class Example(Borg): 
pass
a=Example() 
b=Example() 
c=Example() 
adict={} 
j=0
for i in a,b,c: 
adict[i]=j 
j+=1
for i in a,b,c: 
print adict[i]

结果:

2
2
2

所有的实例都能当一个key使用了。

 方法3

当你编写一个类的时候,某种机制会使用类名字,基类元组,类字典来创建一个类对象。新型类中这种机制默认为type,而且这种机制是可编程的,称为元类__metaclass__ 。

class Singleton(type): 
def __init__(self,name,bases,class_dict): 
super(Singleton,self).__init__(name,bases,class_dict) 
self._instance=None
def __call__(self,*args,**kwargs): 
if self._instance is None: 
self._instance=super(Singleton,self).__call__(*args,**kwargs) 
return self._instance 
if __name__=='__main__': 
class A(object): 
__metaclass__=Singleton        
a=A() 
b=A() 
print id(a),id(b)

结果:

34248016 34248016

id是相同的。

例子中我们构造了一个Singleton元类,并使用__call__方法使其能够模拟函数的行为。构造类A时,将其元类设为Singleton,那么创建类对象A时,行为发生如下:

A=Singleton(name,bases,class_dict),A其实为Singleton类的一个实例。

创建A的实例时,A()=Singleton(name,bases,class_dict)()=Singleton(name,bases,class_dict).__call__(),这样就将A的所有实例都指向了A的属性_instance上,这种方法与方法1其实是相同的。

 方法4

python中的模块module在程序中只被加载一次,本身就是单例的。可以直接写一个模块,将你需要的方法和属性,写在模块中当做函数和模块作用域的全局变量即可,根本不需要写类。

而且还有一些综合模块和类的优点的方法:

class _singleton(object): 
class ConstError(TypeError): 
pass
def __setattr__(self,name,value): 
if name in self.__dict__: 
raise self.ConstError 
self.__dict__[name]=value 
def __delattr__(self,name): 
if name in self.__dict__: 
raise self.ConstError 
raise NameError 
import sys 
sys.modules[__name__]=_singleton()

python并不会对sys.modules进行检查以确保他们是模块对象,我们利用这一点将模块绑定向一个类对象,而且以后都会绑定向同一个对象了。

将代码存放在single.py中:

>>> import single 
>>> single.a=1
>>> single.a=2

ConstError

>>> del single.a

ConstError

方法5

最简单的方法:

class singleton(object): 
pass
singleton=singleton()

将名字singleton绑定到实例上,singleton就是它自己类的唯一对象了。

http://www.qytang.com/http://www.qytang.com/cn/list/29/
http://www.qytang.com/cn/list/28/446.htm
http://www.qytang.com/cn/list/28/445.htm
http://www.qytang.com/cn/list/28/444.htm
http://www.qytang.com/cn/list/28/442.htm
http://www.qytang.com/cn/list/28/440.htm
http://www.qytang.com/cn/list/28/437.htm
http://www.qytang.com/cn/list/28/435.htm
http://www.qytang.com/cn/list/28/434.htm
http://www.qytang.com/cn/list/28/433.htm
http://www.qytang.com/cn/list/28/431.htm
http://www.qytang.com/cn/list/28/328.htm
http://www.qytang.com/cn/list/28/326.htm
http://www.qytang.com/cn/list/28/429.htm