Python单例类、元类详解

原创于 2025-07-31 16:08:31 发布 · 305 阅读

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#python #开发语言

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一.元类的定义

1.什么是元类

元类是类的类，用来加工类，创建类
实例是类创建的，而类是元类创建的
类里面的mateclass为默认值，表明类是type创建的

class Person:
    pass

print(type(Person))  # 输出: <class 'type'>

这里我们会发现Person的类型是type

2.type的用法

type本身也是一个函数，用来创建动态类，他的语法是

type(类名, 父类元组, 属性字典)

我们来动态创建一个类

#第一个参数是类名
# #第二个是父类列表
# #第三个参数是类里面的属性
def __init__(name):
    return name
Myclass = type('Person',(object,),{'__doc__':'通过手动创建',
                                   'info':'两讲授','__init__':__init__})

三、元类工作流程

接下来的一段代码，会告诉你元类是如何创建类的

class MyType(type):#这里不写也默认有一个type,因为所有类都是type类型
    def __new__(cls, name,bases,dic):
        instance = super().__new__(cls,name,bases,dic)
        print(id(instance))# 1886804883152
        return instance
class People(metaclass=MyType):#表明这个是由Mytype类创建
    pass

print(id(People))# 1886804883152

具体流程：

定义了一个类并且指向了metaclass = Mytype,则MyType会自动帮你创建这个类
MyType调用父类的__new__创建对象
调用父类的__init__初始化对象
返回类对象

四、使用元类加工一个类

# 加工类
class A:
    pass
class MyType(type):
    def __new__(cls, name,bases,dic):
        # print(name,bases,dic)
        #更改类名
        name = 'My' + name
        #添加父类
        bases = list(bases)
        bases.append(A)
        bases = tuple(bases)
        #将类方法中的大写改为小写
        temp = {}
        for k ,v in dic.items():
            if not k.startswith("__"):
                temp[k.lower()] = v
            else:
                temp[k] = v


        instance = super().__new__(cls,name,bases,temp)
        print(name,bases,temp)
        return instance

class People(metaclass=MyType):
    """注释"""
    INFO = "梁教授"
print(id(People),People.__name__)
p = People()
# print(p,id(p))

通过对类的加工，我们给People类增加了父类A,我们将People中属性INFO改为了合法的info,同时我们将People的名字改为了MyPeople

五、单例类

Python编程中，单例模式是一种常见的设计模式，是为了防止一个实例被多次创建，只允许实例化一次，应用场景有数据库连接池，日志记录器，管理类等

1.单例类实现方式

1.1.使用new方法创建

__new__是用来创建实例的特殊方法，在init之前被调用

class Singleton:
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if not hasattr(cls,'instance'):
            instance = super().__new__(cls)
            print(id(instance))
            setattr(cls,'instance',instance)
        return getattr(cls,'instance')
s = Singleton()
s1 = Singleton()
print(s is s1)
# 输出
# 2544341119536
# True

1.2.使用元类创建单例

class Singleton(type):
    instance = {}
    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        #当类被调用时，就会触发__call__方法

        if cls not in cls.instance:
            cls.instance[cls] = super().__call__(*args,*kwargs)
        return cls.instance[cls]
class SingletonManage(metaclass=Singleton):
    pass
s = SingletonManage()
s1 = SingletonManage()
print(s is s1)#True