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【Python基礎知識】單例模式

  • 發布: python培訓
  • 來源:python培訓問答
  • 2021-03-22 16:22:06
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單例模式是保證一個類僅有一個實例的設計模式。Windows中的任務管理器就是一個典型的單例模式軟件。Windows任務管理器如圖所示。

Windows任務管理器

Windows任務管理器只能打開一個,即使用戶重復打開,也只能獲得一個實例,這不同于Word等軟件可以打開多個實例。這是因為如果有2個窗口同時都能結束進程,那么在窗口A中結束了某進程,而在窗口B中該進程還保留著;反之,在窗口B中結束了某進程,而在窗口A中該進程還保留著。這樣就會造成沖突,導致系統崩潰。

定義單例類的語法格式如下:

class 類名(object):

def __new__(cls, *args, **kwargs):

if not hasattr(cls, '_instance'):

# 第一種方式

cls._instance = object.__new__(cls)

# 第二種方式

# cls._instance = super(類名, cls).__new__(cls)

return cls._instance

創建的單例類繼承了object類。類中定義了一個魔法方法__new__(),__new__()方法是創建實例時調用的方法,因此,常說的創建一個實例,其實就是使用這個方法創建的。在__new__()方法中,第一個參數為cls,說明這是一個類方法,后面兩個參數分別為*args和**kwargs。用這個方法來創建唯一實例。__new__()方法中,采用if語句判斷當前類的實例是否存在,如果不存在,那么需要先創建實例,再返回當前類的實例;如果存在,那么直接返回當前類的實例。可以采用兩種方式來創建實例,第一種方式是父類object調用魔法方法__new__(),參數為當前類本身;第二種是用super()方法,指定調用當前類父類的__new__()方法。

【Python基礎知識】單例模式

下面是一個單例類的示例。先編寫一個Singleton類,代碼如下:

  1. class Singleton(object): 
  2.     def __new__(cls, *args, **kwargs): 
  3.         if not hasattr(cls'_instance'): 
  4.             cls._instance = object.__new__(cls
  5.             # cls._instance = super(Singleton, cls).__new__(cls) 
  6.         return cls._instance 

再創建Singleton類的兩個實例,代碼如下:

  1. s1 = Singleton() 
  2. s2 = Singleton() 

最后通過id()函數生成兩個實例的內存地址,從而判斷Singleton類是不是單例類,代碼如下:

  1. print('s1的地址:{},s2的地址:{}'.format(id(s1), id(s2))) 

運行結果:

  1. s1的地址:31244920,s2的地址:31244920 

由運行結果可知,這兩個實例的內存地址一致,說明是同一個實例,即生成的是單一實例,也就是說s1和s2其實是這一個實例的不同名稱而已,因此,Singleton類是單例類。

在上述示例的基礎上,先創建一個Mother類繼承Singleton類,類中包含實例屬性msg表示菜信息,實例方法get_food()用于接收并拼接菜信息msg,實例方法food()用于打印菜信息msg:

  1. class Mother(Singleton):   # 繼承Singleton類 
  2.     def __init__(self, msg=''): 
  3.         self.msg = msg 
  4.     def get_food(self, new_food): 
  5.         self.msg += new_food 
  6.     def food(self): 
  7.         print('做菜:'self.msg) 

再創建Mother類的兩個實例,并分別調用get_food()方法將菜信息作為參數進行傳遞,代碼如下:

  1. mother1 = Mother() 
  2. mother2 = Mother() 
  3. mother1.get_food('西紅柿'
  4. mother2.get_food('雞蛋'

最后分別打印這兩個實例的內存地址,并調用food()方法打印菜信息,代碼如下:

  1. print('兒子的媽媽id:', id(mother1)) 
  2. mother1.food() 
  3. print('女兒的媽媽id:', id(mother2)) 
  4. mother2.food() 

運行結果:

  1. 兒子的媽媽id: 5758896 
  2. 做菜: 西紅柿雞蛋 
  3. 女兒的媽媽id: 5758896 
  4. 做菜: 西紅柿雞蛋 

由于Monther類繼承了Singleton類,因此,實例mother1和mother2指向的是同一個內存地址,兩次調用get_food()方法,參數中的字符串會拼接在一起,在調用food()方法時,打印結果都是拼接后的“西紅柿雞蛋”。

如果在創建Mother類時不繼承Singleton類,那么運行結果是否發生改變呢?只修改定義Mother類的第一行代碼,其余代碼不變,修改的代碼如下:

  1. class Mother(): 

運行結果:

  1. 兒子的媽媽id: 169246848 
  2. 做菜: 西紅柿 
  3. 女兒的媽媽id: 169246904 
  4. 做菜: 雞蛋 

由兩次的運行結果可知,修改之前打印的兩個內存地址是相同的,而修改之后打印的兩個內存地址不相同,說明修改之后創建Monther類的兩個實例是不同的實例,因此,這兩個實例分別調用get_food()方法時,字符串不會進行拼接,調用food()方法時打印結果也不相同。

綜上所述,單例模式只有唯一實例,解決資源共享問題,節約系統內存,提高系統運行效率。

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