详解python单例模式与metaclass

yipeiwu_com6年前Python基础

单例模式的实现方式

将类实例绑定到类变量上

class Singleton(object):
  _instance = None

  def __new__(cls, *args):
    if not isinstance(cls._instance, cls):
      cls._instance = super(Singleton, cls).__new__(cls, *args)
    return cls._instance

但是子类在继承后可以重写__new__以失去单例特性

class D(Singleton):

  def __new__(cls, *args):
    return super(D, cls).__new__(cls, *args)

使用装饰器实现

def singleton(_cls):
  inst = {}

  def getinstance(*args, **kwargs):
    if _cls not in inst:
      inst[_cls] = _cls(*args, **kwargs)
    return inst[_cls]
  return getinstance

@singleton
class MyClass(object):
  pass

问题是这样装饰以后返回的不是类而是函数,当然你可以singleton里定义一个类来解决问题,但这样就显得很麻烦了

使用__metaclass__,这个方式最推荐

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


class MyClass(object):
  __metaclass__ = Singleton

metaclass

元类就是用来创建类的东西,可以简单把元类称为“类工厂”,类是元类的实例。type就是Python的内建元类,type也是自己的元类,任何一个类

>>> type(MyClass)
type
>>> type(type)
type

python在创建类MyClass的过程中,会在类的定义中寻找__metaclass__,如果存在则用其创建类MyClass,否则使用内建的type来创建类。对于类有继承的情况,如果当前类没有找到,会继续在父类中寻找__metaclass__,直到所有父类中都没有找到才使用type创建类。
如果模块里有__metaclass__的全局变量的话,其中的类都将以其为元类,亲自试了,没这个作用,无任何影响

查看type的定义,

type(object) -> the object's type
type(name, bases, dict) -> a new type

所以利用type定义一个类的元类,可以用函数返回一个上面第二种定义的对象,也可以继承type并重写其中的方法。

直接使用type生成的对象作为元类,函数作用是使属性变为大写

def update_(name, bases, dct):
  attrs = ((name, value) for name, value in dct.items() if not name.startswith('__'))
  uppercase_attr = {name.upper(): value for name, value in attrs}
  return type(name, bases, uppercase_attr)


class Singleton(object):
  __metaclass__ = update_
  abc = 2

d = Singleton()
print d.ABC
# 2

上一节中,单例模式元类实现用的是类继承方式,而对于第一种__new__的方式,本质上调用的是type.__new__,不过使用super能使继承更清晰一些并避免一些问题

这里简单说明一下,__new__是在__init__前调用的方法,会创建对象并返回,而__init__则是用传入的参数将对象初始化。看一下type中这两者以及__call__的实现

def __init__(cls, what, bases=None, dict=None): # known special case of type.__init__
    """
    type(object) -> the object's type
    type(name, bases, dict) -> a new type
    # (copied from class doc)
    """
    pass

@staticmethod # known case of __new__
def __new__(S, *more): # real signature unknown; restored from __doc__
  """ T.__new__(S, ...) -> a new object with type S, a subtype of T """
  pass

def __call__(self, *more): # real signature unknown; restored from __doc__
  """ x.__call__(...) <==> x(...) """
  pass

前面提到类相当于元类的实例化,再联系创建单例模式时使用的函数,用的是__call__,其实用三种magic method中任何一种都是可以的,来看一下使用元类时各方法的调用情况

class Basic(type):
  def __new__(cls, name, bases, newattrs):
    print "new: %r %r %r %r" % (cls, name, bases, newattrs)
    return super(Basic, cls).__new__(cls, name, bases, newattrs)

  def __call__(self, *args):
    print "call: %r %r" % (self, args)
    return super(Basic, self).__call__(*args)

  def __init__(cls, name, bases, newattrs):
    print "init: %r %r %r %r" % (cls, name, bases, newattrs)
    super(Basic, cls).__init__(name, bases, dict)


class Foo:
  __metaclass__ = Basic

  def __init__(self, *args, **kw):
    print "init: %r %r %r" % (self, args, kw)

a = Foo('a')
b = Foo('b')

结果

new: <class '__main__.Basic'> 'Foo' () {'__module__': '__main__', '__metaclass__': <class '__main__.Basic'>, '__init__': <function init at 0x106fd5320>}
init: <class '__main__.Foo'> 'Foo' () {'__module__': '__main__', '__metaclass__': <class '__main__.Basic'>, '__init__': <function init at 0x106fd5320>}
call: <class '__main__.Foo'> ('a',)
init: <__main__.Foo object at 0x106fee990> ('a',) {}
call: <class '__main__.Foo'> ('b',)
init: <__main__.Foo object at 0x106feea50> ('b',) {}

元类的__init__和__new__只在创建类Foo调用了一次,而创建Foo的实例时,每次都会调用元类的__call__方法

以上就是本文的全部内容,对python单例模式与metaclass进行了描述,希望对大家的学习有所帮助。

相关文章

Python简单实现两个任意字符串乘积的方法示例

本文实例讲述了Python简单实现两个任意字符串乘积的方法。分享给大家供大家参考,具体如下: 题目: 给定两个任意数字组成的字符串,求乘积,字符可能很大,但是python具有无限精度的整...

python实现数组插入新元素的方法

本文实例讲述了python实现数组插入新元素的方法。分享给大家供大家参考。具体如下: li=['a', 'b'] li.insert(0,"c") 输出为:['c', 'a'...

Python编写合并字典并实现敏感目录的小脚本

0x00 起因 接触网安快一年了,爱收集一些字典啊敏感目录文件啊什么的。收集多了难免有重复,并且有的也需要合并使用方便。自己就写了一个小小的脚步用来完成这个目的。 0x01 代码 第...

python3实现钉钉消息推送的方法示例

背景 偶然发现一个python实现的按照农历/阴历推送消息提醒的程序,钉钉群消息推送。此处总结并对其可推送的消息做。 DingtalkNotice 环境:python3.7 安装:...

Django框架中方法的访问和查找

在 Django 模板中遍历复杂数据结构的关键是句点字符 (.)。 最好是用几个例子来说明一下。 比如,假设你要向模板传递一个 Python 字典。 要通过字典键访问该字典的值,可使用一...