單例

目標

• 單例設計模式
• __new__ 方法
• Python 中的單例

01. 單例設計模式

• 設計模式

  • 設計模式 是 前人工作的總結和提煉，通常，被人們廣泛流傳的設計模式都是針對 某一特定問題 的成熟的解決方案
  • 使用 設計模式 是為了可重用程式碼、讓程式碼更容易被他人理解、保證程式碼可靠性

• 單例設計模式

  • 目的 —— 讓 類 建立的物件，在系統中 只有 唯一的一個例項
  • 每一次執行 類名()
     返回的物件，記憶體地址是相同的

單例設計模式的應用場景

• 音樂播放 物件
• 回收站 物件
• 印表機 物件
• ……

02. __new__ 方法

• 使用 類名() 建立物件時，Python 的直譯器 首先 會 呼叫 __new__ 方法為物件 分配空間
• __new__ 是一個 由 object 基類提供的 內建的靜態方法，主要作用有兩個：
  • 1) 在記憶體中為物件 分配空間
  • 2) 返回 物件的引用
• Python 的直譯器獲得物件的 引用 後，將引用作為 第一個引數，傳遞給 __init__ 方法

重寫 __new__ 方法 的程式碼非常固定！

• 重寫 __new__ 方法 一定要 return super().__new__(cls)
• 否則 Python 的直譯器 得不到 分配了空間的 物件引用，就不會呼叫物件的初始化方法
• 注意：__new__
   是一個靜態方法，在呼叫時需要 主動傳遞 cls 引數



示例程式碼

class MusicPlayer(object):

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

    def __init__(self):
        print("初始化音樂播放物件")

player = MusicPlayer()

print(player)

03. Python 中的單例

• 單例 —— 讓 類 建立的物件，在系統中 只有 唯一的一個例項
  1. 定義一個 類屬性，初始值是 None，用於記錄 單例物件的引用
  2. 重寫 __new__ 方法
  3. 如果 類屬性 is None，呼叫父類方法分配空間，並在類屬性中記錄結果
  4. 返回 類屬性 中記錄的 物件引用



class MusicPlayer(object):

    # 定義類屬性記錄單例物件引用
    instance = None

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

        # 1. 判斷類屬性是否已經被賦值
        if cls.instance is None:
            cls.instance = super().__new__(cls)

        # 2. 返回類屬性的單例引用
        return cls.instance

只執行一次初始化工作

• 在每次使用 類名() 建立物件時，Python 的直譯器都會自動呼叫兩個方法：
  • __new__ 分配空間
  • __init__ 物件初始化
• 在上一小節對 __new__ 方法改造之後，每次都會得到 第一次被建立物件的引用
• 但是：初始化方法還會被再次呼叫

需求

• 讓 初始化動作 只被 執行一次

解決辦法

1. 定義一個類屬性 init_flag 標記是否 執行過初始化動作，初始值為 False
2. 在 __init__ 方法中，判斷 init_flag，如果為 False 就執行初始化動作
3. 然後將 init_flag 設定為 True
4. 這樣，再次 自動 呼叫 __init__ 方法時，初始化動作就不會被再次執行 了

class MusicPlayer(object):

    # 記錄第一個被建立物件的引用
    instance = None
    # 記錄是否執行過初始化動作
    init_flag = False

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

        # 1. 判斷類屬性是否是空物件
        if cls.instance is None:
            # 2. 呼叫父類的方法，為第一個物件分配空間
            cls.instance = super().__new__(cls)

        # 3. 返回類屬性儲存的物件引用
        return cls.instance

    def __init__(self):

        if not MusicPlayer.init_flag:
            print("初始化音樂播放器")

            MusicPlayer.init_flag = True


# 建立多個物件
player1 = MusicPlayer()
print(player1)

player2 = MusicPlayer()
print(player2)