Python设计模式之单例模式

Python设计模式之单例模式

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 的成熟的解决方案。
• 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。

1. 单例设计模式

• 目的 —— 让 类 创建的对象，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

单例设计模式的应用场景

• 音乐播放 对象
• 回收站 对象
• 打印机 对象
• …

2. __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：

• 在内存中为对象 分配空间
• 返回 对象的引用

Python 的解释器获得对象的 引用 后，将引用作为 第一个参数，传递给 __init__ 方法。

重写 __new__ 方法 的代码非常固定！

如果要得到当前类的实例，应当在当前类中的 __new__() 方法语句中调用当前类的父类的 __new__() 方法。
例如，如果当前类是直接继承自 object，那当前类的 __new__() 方法返回的对象应该为：

def __new__(cls, *args, **kwargs):
    ...
    return object.__new__(cls)

注意：

• 重写 __new__ 方法 一定要 return super().__new__(cls)
• 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，即导致__init__方法不会得到调用
• __new__ 是一个静态方法，在调用时需要 主动传递 cls 参数
  

class MusicPlayer(object):
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        # 创建对象时，new方法会被自动调用
        print("创建对象，分配空间")
        # 为对象分配空间
        # instance = super().__new__(cls)
        # 返回对象的引用
        # return instance
        # 或者一步到位，为对象分配空间并返回对象的引用
        return super().__new__(cls)

    def __init__(self):
        print("初始化音乐播放对象")


player = MusicPlayer()
print(player)

3. 实现

单例 —— 让 类 创建的对象，在系统中 只有 唯一的一个实例

• 定义一个 类属性，初始值是 None，用于记录 单例对象的引用
• 重写 __new__ 方法
    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
  返回 类属性 中记录的 对象引用

# 定义类属性记录单例对象引用
instance = None

def __new__(cls, *args, **kwargs):

    # 1. 判断类属性是否已经被赋值
    if cls.instance is None:
        cls.instance = super().__new__(cls)

    # 2. 返回类属性的单例引用
    return cls.instance

只执行一次初始化工作

• 在每次使用 类名() 创建对象时，Python 的解释器都会自动调用两个方法：

1. new 分配空间
2. init 对象初始化
   上面的代码对 __new__ 方法改造之后，每次都会得到 第一次被创建对象的引用
   但是：初始化方法还会被再次调用

需求：

• 让 初始化动作 只被 执行一次

解决办法

• 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
• 在 __init__ 方法中，判断 init_flag，如果为 False 就执行初始化动作，然后将 init_flag 设置为 True。这样，再次 自动 调用 __init__ 方法时，初始化动作就不会被再次执行 了

实现：

class MusicPlayer(object):
    # 记录第一个被创建对象的引用
    instance = None
    # 记录是否执行过初始化动作
    init_flag = False

    def __new__(cls, *args, **kwargs):

        # 1. 判断类属性是否是空对象
        if cls.instance is None:
            # 2. 调用父类的方法，为第一个对象分配空间
            cls.instance = super().__new__(cls)

        # 3. 返回类属性保存的对象引用
        return cls.instance

    def __init__(self):

        if not MusicPlayer.init_flag:
            print("初始化音乐播放器")

            MusicPlayer.init_flag = True

#测试：
# 创建多个对象
player1 = MusicPlayer()
print(player1)
player2 = MusicPlayer()
print(player2)

终于写完了