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

我想指出的是，第一种方法定义了一个查找字典，直到今天我都不理解，而且我看到这个解决方案遍布各地，所以我想每个人都只是从这里复制粘贴它。

我说的是这个：

def singleton(class_):
    instances = {} # <-- will always only have one entry.
    def getinstance(*args, **kwargs):
        if class_ not in instances:
            instances[class_] = class_(*args, **kwargs)
        return instances[class_]
    return getinstance

对于元类解决方案来说，这是有意义的，但对于一次性装饰器解决方案，每次调用装饰器时，都会定义一个新函数，以及一个新的实例变量，因此每个“实例”始终只有一个条目，除非您将其设为全局。无论如何，它也不适用于继承。

一种类似但更简单且可调节性更好的解决方案：

def singleton(class_):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        if not wrapper._instance:
            wrapper._instance = class_(*args, **kwargs)
        return wrapper._instance

    wrapper._instance = None
    return wrapper

添加一个简单

    ...
    wrapper.__wrapped__ = class_
    return wrapper

同样，通过访问wrapped也允许继承或模仿，这在内部dict查找中也是不可能的。

（当然，如果我只是不理解查字典背后的奥秘，请原谅我。也许是我的错，不理解查词典背后的具体意图）

2022-04-20 16:18:10

其他回答

我只是偶然做了一个简单的，想分享一下。。。

class MySingleton(object):
    def __init__(self, *, props={}):
        self.__dict__ = props

mything = MySingleton()
mything.test = 1
mything2 = MySingleton()
print(mything2.test)
mything2.test = 5
print(mything.test)

2021-08-05 21:16:34

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

您只需要一个装饰器，具体取决于python版本：

Python 3.2+

实施

from functools import lru_cache

@lru_cache(maxsize=None)
class CustomClass(object):

    def __init__(self, arg):
        print(f"CustomClass initialised with {arg}")
        self.arg = arg

用法

c1 = CustomClass("foo")
c2 = CustomClass("foo")
c3 = CustomClass("bar")

print(c1 == c2)
print(c1 == c3)

输出

>>> CustomClass initialised with foo
>>> CustomClass initialised with bar
>>> True
>>> False

注意foo只打印一次

Python 3.9+

实施：

from functools import cache

@cache
class CustomClass(object):
    ...

2022-10-07 14:31:02

您可能永远不需要Python中的单例。只需在一个模块中定义所有数据和函数，就可以得到事实上的单例：

import datetime
file_name=None

def set_file_name(new_file_name: str):
    global file_name
    file_name=new_file_name

def write(message: str):
    global file_name
    if file_name:
        with open(file_name, 'a+') as f:
            f.write("{} {}\n".format(datetime.datetime.now(), message))
    else:
        print("LOG: {}", message)

要使用：

import log
log.set_file_name("debug.log")
log.write("System starting")
...

如果你真的必须有一个单独的类，那么我会选择：

class MySingleton(object):
    def foo(self):
        pass

my_singleton = MySingleton()

要使用：

from mysingleton import my_singleton
my_singleton.foo()

其中mysingleton.py是定义mysingleton的文件名。这是因为在第一次导入文件后，Python不会重新执行代码。

2014-12-10 22:24:14

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

在Python中创建单例

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