Python - 单例类

在 Python 中，Singleton class 是单例设计模式的实现，这意味着这种类只能有一个对象。这有助于在执行一些耗费资源的操作时优化内存使用，例如创建数据库连接。

如果我们尝试为单例类创建多个对象，只有第一次会创建对象。此后，将返回相同的对象实例。

在 Python 中创建单例类

我们可以使用以下方式在 Python 中创建和实现单例类 —

• 使用 __init__
• 使用 __new__

使用 __init__

__init__ 方法 是一个实例方法，用于初始化新创建的对象。当从类创建对象时，它会被自动调用。

如果我们将此方法与静态方法结合，并提供必要的检查，即类是否已存在实例，我们就可以在创建第一个对象后限制创建新对象。

示例

在下面的示例中，我们使用 __init__ 方法创建一个单例类。

class Singleton:
  __uniqueInstance = None

  @staticmethod
  def createInstance():
    if Singleton.__uniqueInstance == None:
      Singleton()
    return Singleton.__uniqueInstance
    
  def __init__(self):
      if Singleton.__uniqueInstance != None:
          raise Exception("对象已存在！")
      else:
          Singleton.__uniqueInstance = self
           
obj1 = Singleton.createInstance()
print(obj1)
obj2 = Singleton.createInstance()
print(obj2)

运行上述代码，将显示以下结果 —

<__main__.Singleton object at 0x7e4da068a910>
<__main__.Singleton object at 0x7e4da068a910>

使用 __new__

__new__ 方法 是 Python 中的一个特殊静态方法，用于创建类的全新实例。它以类本身作为第一个参数，并返回该类的新实例。

当声明 Python 类的实例时，它会内部调用 __new__() 方法。如果要实现 Singleton class，可以重写此方法。

在重写的方法中，首先检查类是否已存在实例。如果不存在（即实例为 None），则调用 super() 方法创建新对象。最后，将此实例保存在类属性中并返回结果。

示例

在以下示例中，我们使用 __new__ 方法创建一个单例类。

class SingletonClass:
   _instance = None
   
   def __new__(cls):
      if cls._instance is None:
         print('正在创建对象')
         cls._instance = super(SingletonClass, cls).__new__(cls)
      return cls._instance
      
obj1 = SingletonClass()
print(obj1)

obj2 = SingletonClass()
print(obj2)

上述代码给出以下结果 —

Creating the object
<__main__.SingletonClass object at 0x000002A5293A6B50>
<__main__.SingletonClass object at 0x000002A5293A6B50>