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

我更喜欢使用静态方法GetInstance（）来创建单例对象（也不允许任何其他方法这样做），以强调我使用的是单例设计模式。

import inspect
class SingletonMeta(type):
    __instances = {}
    GET_INSTANCE = 'GetInstance' # class method ussed to create Singleton instance

    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        caller_frame = inspect.currentframe().f_back

        caller_class = caller_frame.f_locals.get('cls_ref')
        caller_method_name = caller_frame.f_code.co_name
        if caller_class is cls and \
            caller_method_name == SingletonMeta.GET_INSTANCE:
            obj = super(SingletonMeta, cls).__call__(*args, **kwargs)
        else:
            raise Exception(f"Class '{cls.__name__}' is a singleton! Use '{cls.__name__}.{SingletonMeta.GET_INSTANCE}()' to create its instance.")

        return obj

    def __new__(cls, name, bases, dct):
        def GetInstance(cls_ref):
            if cls_ref not in cls_ref.__instances:
                cls_ref.__instances[cls_ref] = cls_ref()

            return cls_ref.__instances[cls_ref]
       
        return super().__new__(cls, name, bases, {**dct, GetInstance.__name__: classmethod(GetInstance)})
#------------------------
if __name__ == '__main__':
    class SingletonSample1(metaclass=SingletonMeta):
        def __init__(self):
            self.__x = 1

        @property
        def x(self) -> int:
            return self.__x

        @x.setter
        def x(self, value):
            self.__x = value

    s1 = SingletonSample1.GetInstance()
    s1.x = 3

    try:
        s2 = SingletonSample1()
    Exception as error:
        print(repr(error))

2022-01-29 15:05:29

其他回答

与从元类派生相比，我更喜欢decorator语法。我的两分钱：

from typing import Callable, Dict, Set


def singleton(cls_: Callable) -> type:
    """ Implements a simple singleton decorator
    """
    class Singleton(cls_):  # type: ignore
        __instances: Dict[type, object] = {}
        __initialized: Set[type] = set()

        def __new__(cls, *args, **kwargs):
            if Singleton.__instances.get(cls) is None:
                Singleton.__instances[cls] = super().__new__(cls, *args, **kwargs)
            return Singleton.__instances[cls]

        def __init__(self, *args, **kwargs):
            if self.__class__ not in Singleton.__initialized:
                Singleton.__initialized.add(self.__class__)
                super().__init__(*args, **kwargs)

    return Singleton


@singleton
class MyClass(...):
    ...

这比其他装饰器有一些好处：

isinstance（MyClass（），MyClass）仍然有效（从子句返回函数而不是类将使isinstance失败）属性、classmethod和staticmethod仍将按预期工作__init__（）构造函数只执行一次您可以再次使用@singleton从修饰类（无用？）继承

欺骗：

打印（MyClass（）__第__类__name__）将返回Singleton而不是MyClass。如果您仍然需要这个，我建议使用上面建议的元类。

如果您需要基于构造函数参数的不同实例，则需要改进此解决方案（由siddhesh suhas sathe提供的解决方案）。

最后，正如其他人所建议的，考虑在python中使用模块。模块是对象。您甚至可以在变量中传递它们，并将它们注入到其他类中。

2020-12-07 14:23:56

使用模块。它只导入一次。在其中定义一些全局变量-它们将是单例的“属性”。添加一些函数-单例的“方法”。

2011-07-20 10:58:19

这个答案可能不是你想要的。我想要一个单例，因为只有那个对象才有它的身份，以便与之比较。在我的例子中，它被用作Sentinel Value。答案很简单，将任何对象设为mything=object（），根据python的性质，只有该对象才具有其身份。

#!python
MyNone = object()  # The singleton

for item in my_list:
    if item is MyNone:  # An Example identity comparison
        raise StopIteration

2016-09-29 18:40:06

看看这个。其思想是通过args和kwargs来散列实例密钥。https://stackoverflow.com/a/73495782/2910384

2022-08-26 03:39:52

这是给你的一句话：

singleton = lambda c: c()

以下是您的使用方法：

@singleton
class wat(object):
    def __init__(self): self.x = 1
    def get_x(self): return self.x

assert wat.get_x() == 1

您的对象会被急切地实例化。这可能是你想要的，也可能不是你想要的。

2013-10-19 14:43:33

在Python中创建单例

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