21_python基础—单例和 __ new __ 方法

目标

• 单例设计模式
• __new__ 方法
• Python 中的单例

一、单例设计模式

1.1 设计模式

• 设计模式
  • 设计模式 是 前人工作的总结和提炼，通常，被人们广泛流传的设计模式都是针对 某一特定问题 的成熟的解决方案
  • 使用 设计模式 是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性
• 单例设计模式
  • 目的 —— 让 类 创建的对象，在系统中 只有 唯一的一个实例
  • 每一次执行 类名() 返回的对象，内存地址是相同的

1.2 单例设计模式的应用场景

• 音乐播放 对象
• 回收站 对象
• 打印机 对象
• ……

二、 __new__ 方法

2.1 __new__方法作用

• 使用 类名() 创建对象时，Python 的解释器 首先 会 调用 __new__ 方法为对象 分配空间

• __new__ 是一个 由 object 基类提供的 内置的静态方法，主要作用有两个：

  1. 在内存中为对象 分配空间

  2. 返回 对象的引用

• Python 的解释器获得对象的 引用 后，将引用作为 第一个参数，传递给 __init__ 方法

写 __new__ 方法 的代码非常固定！

2.2 示例代码

class MusicPlayer(object):

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

        # 1. 创建对象时，new方法会被自动调用
        print("创建对象，分配空间")   # 覆盖了父类方法实现

        # 2. 为对象分配空间
        instance = super().__new__(cls)

        # 3. 返回对象的引用，给python解释器
        return instance

    def __init__(self):
        print("播放器初始化")


# 创建播放器对象
player = MusicPlayer()

print(player)

创建对象，分配空间
播放器初始化
<main.MusicPlayer object at 0x000001FEB7F623C8>

• 重写 __new__ 方法 一定要 return super().__new__(cls)
• 否则 Python 的解释器 得不到 分配了空间的 对象引用，就不会调用对象的初始化方法
• 注意：__new__ 是一个静态方法，在调用时需要 主动传递 cls 参数

三、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

1. 定义一个 类属性，初始值是 None，用于记录 单例对象的引用
2. 重写 __new__ 方法
3. 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
4. 返回 类属性 中记录的 对象引用

class MusicPlayer(object):

    # 记录第一个被创建对象的引用
    instance = None

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

        # 1. 判断类属性是否是空对象；如果是空对象，说明第一个对象还没有被创建
        if cls.instance is None:
            # 2. 如果第一个对象没创建，调用父类的方法，为第一个对象分配空间==>才能用类属性进行记录
            cls.instance = super().__new__(cls)

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

# 创建对象
player = MusicPlayer()
print(player)

<main.MusicPlayer object at 0x00000253D38423C8>

3.1 只执行一次初始化工作

• 在每次使用 类名() 创建对象时，Python 的解释器都会自动调用两个方法：

  • __new__ 分配空间

• __init__ 对象初始化

• 在上一小节对 __new__ 方法改造之后，每次都会得到 第一次被创建对象的引用

• 但是：初始化方法还会被再次调用

需求

• 让 初始化动作 只被 执行一次

解决办法

1. 定义一个类属性 init_flag 标记是否 执行过初始化动作，初始值为 False
2. 在 __init__ 方法中，判断 init_flag，如果为 False 就执行初始化动作
3. 然后将 init_flag 设置为 True
4. 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（重要）
    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):

        # 1. 判断是否执行过初始化动作
        if MusicPlayer.init_flag:  # 判断类属性
            return

        # 2. 如果没有执行过，在执行初始化动作
        print("初始化播放器")

        # 3. 修改类属性的标记
        MusicPlayer.init_flag = True

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

player2 = MusicPlayer()
print(player2)

初始化播放器
<main.MusicPlayer object at 0x0000015A111219B0>
<main.MusicPlayer object at 0x0000015A111219B0>

提示：初始化执行完成，类属性标记就被设置为真，下一次再次调用初始化方法的时候，类属性标记为真就直接返回，而不会执行下方的初始化动作。