解释 Python 单例类

Question

class Singleton:

    instance = None

    def __new__(cls):
        if cls.instance is None:
            cls.instance = super().__new__(cls)
        return cls.instance

singleton_obj1 = Singleton()
singleton_obj2 = Singleton()

print(singleton_obj1)
print(singleton_obj2)

输出

<__main__.Singleton object at 0x10dbc0f60>
<__main__.Singleton object at 0x10dbc0f60>

有人可以解释一下在这一行cls.instance = super().__new__(cls)发生了什么。哪些代码行帮助创建了这个类Singleton？

- lch

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顺便说一句，那是一个相当糟糕的单例模式实现。每次调用 'Singleton()' 时它都会调用 'init'，因此您的单例将不断重置其属性。（如果您有一个 'init' 方法） - Aran-Fey

@Aran-Fey，你能提供一些更好的实现链接吗？ - lch

请参考以下链接：https://dev59.com/gGw15IYBdhLWcg3wMpAY#6798042 - Aran-Fey

__new__ 不同于 __init__。实际上，对于这个实现来说，__new__ 才是正确的魔法方法，因为如果已经存在一个实例，单例就不需要被初始化。这里有一篇博客解释了它们之间的区别：http://howto.lintel.in/python-__new__-magic-method-explained/ - VoNWooDSoN

Answer 1

好的，让我们详细地解释一下：

class Singleton: 隐式继承于Object，因为在Python中，所有东西都是一个对象。

instance = None 只在模块加载时读取一次，并将类级变量instance设置为None，但它可以被Singleton类的各个实例覆盖。

def __new__(cls):
    if cls.instance is None:
        cls.instance = super().__new__(cls)
    return cls.instance

首先，我觉得他们在其中加入“cls”很奇怪，我知道他们为什么这样做，因为它是指类overall而不是该类的特定实例。但对于不知道自己在看什么的人来说，这可能会让人感到困惑。无论如何...

__new__是一个魔法函数，在调用__init__之前被调用，大致相当于为类的新实例分配空间。在这里，cls.instance在模块加载时设置为None，因此每次创建新的Singleton时都会进行此测试。由于cls.instance在创建Singleton时第一次设置，因此super().__new__(cls)也只被调用了一次。Singleton的超类是Object。因此，super().__new__(cls)的行为与您创建的任何其他类的行为完全相同。
如果要创建第二个（或第三/第四/第五...）Singleton实例，则不会调用此super().__new__(cls)。相反，将返回类级变量instance，这意味着不能创建新的Singleton实例。

当您打印Singleton实例时，您可以看到0x10dbc0f60的内存地址对于两个“实例”是相同的，因为cls.instance在__new__时间返回，您可以将其视为内存分配时间，在调用__init__之前。

这是一种很好的单例模式，因为现在，要创建一个单例类，你只需要从Singleton继承，而繁重的工作已经完成了。你可以像平常一样使用__init__，不必担心任何问题。每次你想要创建一个“新”的该类实例时，你都会得到相同的实例。完全在幕后。

这是相当高级的东西，但看看它有多简单。Python是最好的！

- VoNWooDSoN

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非常感谢！解释得非常清楚。 - Ahmad Karim

Answer 2

构造函数说：

If there is no instance recorded, 
   create an instance and record it
return the recorded instance

这是一个标准的单例设计模式，适用于大多数编程语言，以确保只创建一个类的实例。

- Dragonthoughts

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为什么singleton_obj1和singleton_obj2没有获得instance的独立副本？ - lch

因为instance是一个类变量，而不是实例变量。 - Aran-Fey

当第二次调用Singleton()时，instance不是None，因此if语句不会继续创建新实例。之前的实例将被返回。 - quamrana

因为单例模式的定义是始终返回相同的实例。例如，工厂类应该只被构造一次，但可以在多个地方使用，因此应该将其设置为单例模式。 - Dragonthoughts