Python面向对象之单例模式

Posted 2021-11-27 yifchan

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，被人们广为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，保证代码的可靠性；

单例模式

• 目的--让类创建的对象，在系统中只有唯一一个实例；
• 每一次执行类名()返回的对象，内存地址都是相同的；

__new__方法

__new__作用
使用 类名()创建对象时，python解释器首先会调用__new__方法为对象分配内存空间；
__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__方法注意

重写__new__方法的代码非常固定；
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的引用，就不会调用对象的初始化方法；
注意，__new__是一个静态方法，在调用时需要主动传递cls参数；

重写new方法示例

class MusicPlayer(object):
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        # 1.创建对象时，new方法会被自动调用
        print("__new__方法，创建对象，分配空间")
        # 2.为对象分配内存空间
        instance = super().__new__(cls)
        # 3.返回对象的引用
        return instance

    def __init__(self):
        print("__init__， 播放器初始化")


palyer = MusicPlayer()

print(palyer)

# __new__方法，创建对象，分配空间
# __init__， 播放器初始化
# <__main__.MusicPlayer object at 0x00000136237A92E8>

如果new方法不返回super().__new__(cls)，就无法执行后续的初始化方法

class MusicPlayer(object):
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        # 1.创建对象时，new方法会被自动调用
        print("__new__方法，创建对象，分配空间")

    def __init__(self):
        print("__init__， 播放器初始化")


palyer = MusicPlayer()

print(palyer)

# __new__方法，创建对象，分配空间
# None

Python中的单例

单例

单例--让类创建的对象，在系统中只有唯一一个实例；
1.定义一个类属性，初始值是None，用于记录 单例对象的引用；
2.重写__new__方法
3.如果类属性 is None，用super()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；

单例设计模式思路分析

先设置一个类属性，初始值为None，
重写new方法，如果类属性为None，说明是第一次创建对象，就把创建对象时new方法返回的内存地址传递给类属性，
后续再创建对象时，类属性已经不是None了，在new方法中就直接把类属性中的值返回，这样就可以实现 在系统中只有唯一一个实例。

用new方法写单例模式

用new方法写单例模式-缺陷版

class MusicPlayer(object):
    # 记录第一个 被创建对象的引用
    instance = None

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        # 判断类属性中是否有值，None则说明是第一个被创建的对象
        # 如果是第一个对象，就给类属性赋值对象的引用，返回类属性记录的 对象的引用
        # 如果不是第一个对象，说明类属性中已经有了对象的引用，就返回类属性记录的 对象的引用
        if cls.instance is None:
            cls.instance = super().__new__(cls)

        return cls.instance

    def __init__(self):
        print("播放器初始化")


player1 = MusicPlayer()
print(player1)

player2 = MusicPlayer()
print(player2)

# 播放器初始化
# <__main__.MusicPlayer object at 0x000002C117E892E8>
# 播放器初始化
# <__main__.MusicPlayer object at 0x000002C117E892E8>

用new方法写单例模式-改进版

存在问题：单例无法只初始化一次

上面存在一个问题，虽然每次返回对象的引用都是一样的，但是每次创建对象时都需要调用初始化方法，而我们并不需要，因此我们要改造初始化方法，让它只初始化一次；

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：
__new__分配空间
__init__对象初始化
在上一节中对__new__方法改造之后，每次都会得到第一次被创建独享的引用
但是：初始化方法还会被再次调用

需求：让初始化方法只被执行一次

解决方法：
1.定义一个flag标识是否执行过初始化动作，初始值为Flase
2.在init方法中，判断flag，如果为Flase就执行初始化动作
3.然后将flag设置为True
4.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。

改进版单例模式示范

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
    flag = False

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if cls.instance is None:
            cls.instance = super().__new__(cls)

        return cls.instance

    def __init__(self):
        # 判断是否执行过初始化动作
        # 执行过，就直接返回，不再执行后续动作
        if MusicPlayer.flag:
            return
        # 没执行过，说明是第一次初始化，就完成初始化动作，并且修改类属性标识
        print("播放器初始化")
        MusicPlayer.flag = True


player1 = MusicPlayer()
print(player1)

player2 = MusicPlayer()
print(player2)

# 播放器初始化
# <__main__.MusicPlayer object at 0x000001ACFC4F9358>
# <__main__.MusicPlayer object at 0x000001ACFC4F9358>