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Python单例模式和Borg惯用法及相关问题

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    一、单例模式

    如果你想保证某个类从始至终最多只能有一个实例,那么单例模式可能会是你首先想到的,使用__new__静态方法可以很简单的解决:

class Singleton(object):
    def __new__(cls,*args,**kwargs):
        if '_inst' not in vars(cls):
            cls._inst = super(Singleton,cls).__new__(cls)
        return cls._inst

    Python 2.X 里你可能看到的实现代码:

class Singleton(object):
    def __new__(cls,*args,**kwargs):
        if '_inst' not in vars(cls):
            cls._inst = super(Singleton,cls).__new__(cls,*args,*kwargs)
        return cls._inst

    它们这间的细微不同之处在于 *args,**kwargs:

cls._inst = super(Singleton,cls).__new__(cls,*args,**kwargs)

    而这在Python 3.x里将会引发异常:TypeError: object() takes no parameters

    如果我们查看 CPython 源码,我们将会看到:

    (1)在__new__ 被overridden或者__init__没有被overridden 的情况下,如果调用 object.__new__的时候传递了除cls之外的参数将会报错;

    (2)__new__ 没有被overridden或者__init__被overridden 的情况下,如果调用 object.__init__  的时候传递了除cls之外的参数将会报错;

    (3)*args,和*kwds 在object.__new__除了用来判断报错,并没有什么其它用处

 

static int
object_init(PyObject *self, PyObject *args, PyObject *kwds)
{
    int err = 0;
    PyTypeObject *type = Py_TYPE(self);
    if (excess_args(args, kwds) &&
        (type->tp_new == object_new || type->tp_init != object_init)) {
        PyErr_SetString(PyExc_TypeError, "object.__init__() takes no parameters");
        err = -1;
    }
    return err;
}

static PyObject *
object_new(PyTypeObject *type, PyObject *args, PyObject *kwds)
{
    if (excess_args(args, kwds) &&
        (type->tp_init == object_init || type->tp_new != object_new)) {
        PyErr_SetString(PyExc_TypeError, "object() takes no parameters");
        return NULL;
    }
    ...
}

    

    二、Borg惯用法

    如果你想保证某个类从始至终只创建了一个实例:你并不关心生成实例的id,只关心其状态和行为方式,而且你还想确保它具有子类化的能力,那么可以使用Borg惯用法:

    

class Borg(object):
    _state = {}
    def __new__(cls,*args,**kwargs):
        obj = super(SingletonBorg,cls).__new__(cls)
        obj.__dict__ = cls._state
        return obj

    和单例模式不同的是,Borg惯用法允许多个实例被创建,但所有的实例都共享状态和行为方式。通过这种“数据重载”,你的类不会从Borg继承_shared_state属性,而是自己的数据。为了允许这种“数据重载”,Borg的__new__应当使用cls._shared_state,而不是Borg._shared_state。

    如果你想Borg的所有类实例都能够共享状态:

class SingletonSpam_02(Borg):pass

    如果你想你的类实例能够相互共享状态,但却不和Borg的其它子类共享,需要在类作用域中加入这样的声明:

     class SingletonSpam_03(Borg):
         _state = {}

    测试:

 if __name__ == '__main__':   
    class SingletonSpam_02(Borg):pass
    class SingletonSpam_03(Borg):
         _state = {}
    one = SingletonSpam_02()
    two = SingletonSpam_02()
    one.name = 'lilei'
    two.name = 'hanmeimei'
    print(one.name,two.name)
 
    three = SingletonSpam_03()
    four  = SingletonSpam_03()
    three.name = 'liuxing'
    four.name  = 'baiyun'
    print(three.name,four.name)

    执行后,发现在子类中加入_state = {} 就可以实现:自己的类实例能够相互共享状态,但却不和Borg的其它子类共享

('hanmeimei', 'hanmeimei')
('baiyun', 'baiyun')

 

    

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