在Python中创建单例

这个问题不是为了讨论单例设计模式是否可取、是否是一种反模式，或者是否用于任何宗教战争，而是为了讨论如何以最Python化的方式在Python中最好地实现这种模式。在这个例子中，我定义“最蟒蛇”是指它遵循“最少惊讶的原则”。

我有多个类将成为单类（我的用例是一个记录器，但这并不重要）。当我可以简单地继承或装饰时，我不希望在几个类中添加口香糖。

最佳方法：

方法1：装饰器

def singleton(class_):
    instances = {}
    def getinstance(*args, **kwargs):
        if class_ not in instances:
            instances[class_] = class_(*args, **kwargs)
        return instances[class_]
    return getinstance

@singleton
class MyClass(BaseClass):
    pass

Pros

装饰符的添加方式通常比多重继承更直观。

Cons

虽然使用MyClass（）创建的对象将是真正的单例对象，但MyClass本身是一个函数，而不是类，因此不能从中调用类方法x=MyClass（）；y=MyClass（）；t=类型（n）（）；

则x==y但x！=t&y！=吨

方法2：基类

class Singleton(object):
    _instance = None
    def __new__(class_, *args, **kwargs):
        if not isinstance(class_._instance, class_):
            class_._instance = object.__new__(class_, *args, **kwargs)
        return class_._instance

class MyClass(Singleton, BaseClass):
    pass

Pros

这是一门真正的课

Cons

多重继承-嗯__new__是否可以在从第二个基类继承期间被覆盖？一个人必须想得比必要的多。

方法3：元类

class Singleton(type):
    _instances = {}
    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        if cls not in cls._instances:
            cls._instances[cls] = super(Singleton, cls).__call__(*args, **kwargs)
        return cls._instances[cls]

#Python2
class MyClass(BaseClass):
    __metaclass__ = Singleton

#Python3
class MyClass(BaseClass, metaclass=Singleton):
    pass

Pros

这是一门真正的课自动神奇地覆盖继承为正确的目的使用__metaclass__（并让我意识到）

Cons

有吗？

方法4：decorator返回同名类

def singleton(class_):
    class class_w(class_):
        _instance = None
        def __new__(class_, *args, **kwargs):
            if class_w._instance is None:
                class_w._instance = super(class_w,
                                    class_).__new__(class_,
                                                    *args,
                                                    **kwargs)
                class_w._instance._sealed = False
            return class_w._instance
        def __init__(self, *args, **kwargs):
            if self._sealed:
                return
            super(class_w, self).__init__(*args, **kwargs)
            self._sealed = True
    class_w.__name__ = class_.__name__
    return class_w

@singleton
class MyClass(BaseClass):
    pass

Pros

这是一门真正的课自动神奇地覆盖继承

Cons

创建每个新类是否没有开销？在这里，我们为每个希望成为单例的类创建两个类。虽然这对我来说很好，但我担心这可能无法扩展。当然，对于这种模式的规模是否太容易，还有争议。。。_seled属性的意义是什么无法使用super（）在基类上调用同名方法，因为它们将递归。这意味着您不能自定义__new__，也不能对需要调用__init__的类进行子类化。

方法5：模块

模块文件singleton.py

Pros

简单胜于复杂

Cons

未延迟实例化

当前回答

代码基于Tolli的答案。

#decorator, modyfies new_cls
def _singleton(new_cls):
    instance = new_cls()                                              #2
    def new(cls):
        if isinstance(instance, cls):                                 #4
            return instance
        else:
            raise TypeError("I can only return instance of {}, caller wanted {}".format(new_cls, cls))
    new_cls.__new__  = new                                            #3
    new_cls.__init__ = lambda self: None                              #5
    return new_cls


#decorator, creates new class
def singleton(cls):
    new_cls = type('singleton({})'.format(cls.__name__), (cls,), {} ) #1
    return _singleton(new_cls)


#metaclass
def meta_singleton(name, bases, attrs):
    new_cls = type(name, bases, attrs)                                #1
    return _singleton(new_cls)

说明：

创建新类，继承给定的cls（如果有人想要例如singleton（list），它不会修改cls）创建实例。在覆盖__new__之前，这很简单。现在，当我们轻松创建实例时，使用刚才定义的方法重写__new__。该函数仅在调用方期望的情况下返回实例，否则引发TypeError。当某人试图从修饰类继承时，该条件不满足。如果__new__（）返回cls的一个实例，那么新实例的__init__（）方法将像__init__一样被调用（self[，…]），其中self是新实例，其余参数与传递给__new__的参数相同。实例已初始化，因此函数将__init__替换为不执行任何操作的函数。

看到它在线工作

2014-12-30 21:47:44

其他回答

方法3看起来很整洁，但如果您希望程序同时在Python2和Python3中运行，它就不起作用了。即使使用Python版本的测试来保护单独的变体也失败了，因为Python 3版本在Python 2中给出了语法错误。

感谢Mike Watkins：http://mikewatkins.ca/2008/11/29/python-2-and-3-metaclasses/.如果您希望程序同时在Python 2和Python 3中运行，则需要执行以下操作：

class Singleton(type):
    _instances = {}
    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        if cls not in cls._instances:
            cls._instances[cls] = super(Singleton, cls).__call__(*args, **kwargs)
        return cls._instances[cls]

MC = Singleton('MC', (object), {})

class MyClass(MC):
    pass    # Code for the class implementation

我假设赋值中的“object”需要替换为“BaseClass”，但我还没有尝试过（我已经尝试了如图所示的代码）。

2013-07-24 17:06:05

from functools import cache

@cache
class xxx:
   ....

非常简单，而且有效！

2021-11-03 19:20:02

我想强调的几个注意事项是，

元类方法：

不能从2个元类继承。检查如果您使用的工厂模式都是单例类，那么它就不会工作。您的父级已经从ABC继承（它是元类），那么您不能从单例元类继承

装饰方法：

我使用一个函数作为工厂接口，它从base创建T的实例__子类__（）。这将跳过子类初始化的单例修饰符

2022-07-03 20:59:49

我更喜欢这个解决方案，我发现它非常清晰和直接。例如，如果其他线程已经创建了它，它将使用双重检查。需要考虑的另一件事是确保反序列化不会创建任何其他实例。https://gist.github.com/werediver/4396488

import threading


# Based on tornado.ioloop.IOLoop.instance() approach.
# See https://github.com/facebook/tornado
class SingletonMixin(object):
    __singleton_lock = threading.Lock()
    __singleton_instance = None

    @classmethod
    def instance(cls):
        if not cls.__singleton_instance:
            with cls.__singleton_lock:
                if not cls.__singleton_instance:
                    cls.__singleton_instance = cls()
        return cls.__singleton_instance


if __name__ == '__main__':
    class A(SingletonMixin):
        pass

    class B(SingletonMixin):
        pass

    a, a2 = A.instance(), A.instance()
    b, b2 = B.instance(), B.instance()

    assert a is a2
    assert b is b2
    assert a is not b

    print('a:  %s\na2: %s' % (a, a2))
    print('b:  %s\nb2: %s' % (b, b2))

2020-10-26 21:53:13

赞成的意见这是一个真正的类Auto神奇地覆盖继承使用元类出于正当目的（并使我意识到）有吗？

这将是串行化的问题。如果您尝试从文件（pickle）反序列化对象，它将不使用__call__，因此将创建新文件，您可以使用__new__的基类继承来防止这种情况。

2021-03-06 19:21:25

在Python中创建单例

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