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Python单例模式实现——new魔法方法

off999 2024-10-05 19:47 42 浏览 0 评论

单例模式是软件设计模式中常用的一种创建模式，在众多编程语言中得以广泛应用。其目的在于确保仅有一个实例类，以便于配置类或工具类在执行期间不会生成诸多具备相同功能的类，进而节省内存资源。

通常来说，实现单例模式的方式有两种，分别为饿汉模式与懒汉模式。

在饿汉模式下，由于类实例在类加载期间即已实例化，可能会出现未使用却已实例化该类的现象，导致资源浪费，由于此类方式无需考虑线程安全性，执行效率极高。

懒汉模式的产生旨在优化上述缺陷。此模式仅在调用时才会实例化类，从而避免内存浪费，随之而来的问题即需采用锁机制以确保线程安全性，从而导致其运行效率下降。

借着单例模式，接下来详细探讨 Python 中的 “__new__” 魔法方法，并使用其实现 Python 的单例模式。

new

在 Python 中，使用 __new__ 来控制实例对象的创建过程，在实例化之前被调用。

在使用时需要区分和 __init__ 的差异，__init__ 相当于是构造方法，用于初始化对象，定义当前实例属性，第一个参数是 self，而在 __new__ 调用过程中，是为对象分配空间（因此在调用顺序上是早于 __init__ 的），第一个参数 cls，并返回当前对象的引用。

以下是创建单例模式的示例代码：

# 创建单例类
class Singleton:
    # 用于存储实例
    _instance = None

    def __new__(cls, *args, **kw):
        print("__new__")
        # 当实例不存在的时候，创建实例
        if not cls._instance:
            cls._instance = super().__new__(cls, *args, **kw)
        return cls._instance

# 创建两个对象
s1 = Singleton()
s2 = Singleton()

# 比较两个对象地址
print(s1 == s2)

# __new__
# __new__
# True

上述代码实现了一个基础的单例模式，属于懒汉模式创建，通过运行结果可以看出，每次创建实例的时候，都会调用 __new__ 方法，并在方法中判断是否存已经创建实例，如果没有创建，则调用 super 方法来创建，否则的话直接返回已创建好的实例对象。

需要注意的一点是，在 __new__ 方法中，返回实例对象的写法非常固定，只能是返回 super().__new__(cls)，其余参数为可选。

当然，Python 实现单例还有其他方式，比如使用元编程和装饰器，我们在本章中主要讲解 __new__ 的使用和用途，因此其他的不做过多说明，后续将用专门的章节来详细探讨这两种实现的方式。

python单例模式