100天精通Python（基础篇）——第18天：单例

1. 单例设计模式

设计模式

设计模式是前人工作的总结和提炼，是针对某一特定问题的成熟的解决方案。使用设计模式可以让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性，并且可重用。

单例设计模式

单例设计模式是一种创建型设计模式，其目的是让类创建的对象在系统中只有唯一的一个实例。这意味着每一次执行类名()返回的对象，其内存地址都是相同的。

单例设计模式的应用场景

单例设计模式在以下情况下常常被使用：

音乐播放对象：在一个应用程序中，只需要一个音乐播放器实例来播放音乐。
回收站对象：在操作系统中，只需要一个回收站实例来管理和处理被删除的文件。
打印机对象：在一个打印任务队列中，只需要一个打印机实例来处理打印任务。

单例设计模式可以确保在整个系统中只有一个实例存在，避免了资源的浪费和对象的重复创建。它提供了一种简单而有效的方式来管理全局状态和共享资源。

2. `new` 方法详解

在Python中，当我们使用类名创建对象时，解释器会首先调用__new__方法为对象分配空间。__new__是一个由object基类提供的内置静态方法，它的主要作用有两个：

在内存中为对象分配空间。
返回对象的引用。

一旦解释器获得了对象的引用，它会将引用作为第一个参数传递给__init__方法，从而初始化对象。

重写__new__方法的代码非常固定，必须要在方法中使用return super().__new__(cls)语句。如果不这样做，解释器将无法获得分配了空间的对象引用，进而不会调用对象的初始化方法。

需要注意的是，__new__是一个静态方法，因此在调用时需要主动传递cls参数。这个参数表示当前类的引用。

通过重写__new__方法，我们可以在对象创建之前做一些额外的操作，例如修改对象的属性或者执行一些特殊的初始化逻辑。这使得我们能够更加灵活地控制对象的创建过程。

示例代码

class MusicPlayer(object):

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        # 如果不返回任何结果，
        return super().__new__(cls)

    def __init__(self):
        print("初始化音乐播放对象")

player = MusicPlayer()

print(player)

3. Python 中的单例

单例 —— 让类创建的对象，在系统中 只有唯一的一个实例

定义一个 类属性，初始值是 None，用于记录 单例对象的引用
重写 __new__ 方法
如果 类属性 is None，调用父类方法分配空间，并在类属性中记录结果
返回 类属性 中记录的 对象引用

class MusicPlayer(object):

    # 定义类属性记录单例对象引用
    instance = None

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

        # 1. 判断类属性是否已经被赋值
        if cls.instance is None:
            cls.instance = super().__new__(cls)

        # 2. 返回类属性的单例引用
        return cls.instance

只执行一次初始化工作

每次创建对象时，Python解释器会自动调用__new__和__init__两个方法。
在上一小节对__new__方法的改造之后，我们可以得到第一次创建对象的引用。
但是，__init__方法会被再次调用，导致初始化动作被重复执行。

需求：让初始化动作只执行一次。

解决办法

定义一个类属性init_flag，用于标记是否执行过初始化动作，初始值为False。
在__init__方法中，判断init_flag的值，如果为False，则执行初始化动作。
将init_flag设置为True。
这样，再次自动调用__init__方法时，初始化动作就不会被再次执行了。

class MusicPlayer(object):

    # 记录第一个被创建对象的引用
    instance = None
    # 记录是否执行过初始化动作
    init_flag = False

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

        # 1. 判断类属性是否是空对象
        if cls.instance is None:
            # 2. 调用父类的方法，为第一个对象分配空间
            cls.instance = super().__new__(cls)

        # 3. 返回类属性保存的对象引用
        return cls.instance

    def __init__(self):

        if not MusicPlayer.init_flag:
            print("初始化音乐播放器")

            MusicPlayer.init_flag = True


# 创建多个对象
player1 = MusicPlayer()
print(player1)

player2 = MusicPlayer()
print(player2)

1. 单例设计模式

2. __new__ 方法详解

3. Python 中的单例

2. `new` 方法详解