python单例模式与metaclass

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

，亲自试了，没这个作用，无任何影响

查看 type 的定义，

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