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Python Cookbook-6.15 实现单例模式

news 来源：原创 2025/5/3 7:23:26

任务

你想保证某个类从始至终最多只能有一个实例。

解决方案

__new__静态方法使得这个任务极其简单:

class Singleton(object):"""一个Python风格的单例模式"""def __new__(cls,*args,**kwargs):if '_inst' not in vars(cls):cls._inst = super(Singleton,cls).__new__(cls,*args,**kwargs)return cls._inst

然后只需从 Singleton 派生子类即可，而且不要重载__new__。然后，所有对此类的调用(通常是创建新实例)都将返回同一个实例(实例只会被创建一次。当你的程序第一次调用 Singleton 的子类时，唯一的实例就会被创建出来)。

讨论

本节方案展示了一个很浅显的在 Python 中实现“单例”设计模式的方法(见E.Gammma与其他著者合作的 Design Patterns:Elements of Reusable Object-Oriented Sofware,Addison-Wesley 出版)。所谓单例，是指一个类的实例从始至终只能被创建一次。具体地说，这种类常常被用来管理一些资源，这些资源根据其本身属性也只需要退出一次。见 6.16节提供的一些关于 Python 中的单例模式的思考和设计选择。

我们可以加上常见的自我测试部分来完成整个模块，并展示其行为方式:

if __name__ '__main__':class SingleSpam(Singleton):def __init__(self,s):self.s = sdef __str__(self):return self.ss1 = SingleSpam('spam')print id(s1),s1.spam()s2 = SingleSpam('eggs')print id(s2),s2.spam()

当我们把这个模块作为一个脚本运行时，我们会得到下面这样的输出(id 的确切值显然是不断变化的):

8172684 spam
8172684 spam

当我们试图实例化 s2 并传递“egg”参数时,“egg”被忽略了——这就是单例模式的代价。关于单例的一个常见议题是子类化。Singleton 类的编写方式意味着它的每个子类，包括直接子类或者间接子类，都能够分别获得一个独立的实例。从字面意义上讲，似乎违背了单一实例的原则，不过这依赖于“单一”的具体含义:

class Foo(Singleton):pass
class Bar(Foo):pass
f = Foo(); b = Bar()
print f is b,isinstance(f,Foo),isinstance(b,Foo)
#输出:False True True

f和b是单独的实例，但根据内建函数isinstance 的结果，它们都是Foo 的实例，因为isinstance 检査时遵循的是 OOP 中的“IS-A”规则:子类的一个实例同时也是基类的一个实例。另一方面，b是通过调用 Bar 来实例化的，如果我们试图干扰并返回一个f,就违反了一个通常的假定，即调用类 Bar 返回的应该是类 Bar 的实例，而不是 Bar 的某个更早被实例化的父类实例。在实践中,“单例”的子类化是一个让人头痛的问题，并没有什么明确的解决方案。如果这个问题对你很重要，那么6.16节提供并解释了另一个选择——Borg 惯用法，也许是一个更好的解决方式。