在Python中跨模块共享全局变量的方法

在Python中，全局变量的作用域通常仅限于定义它的模块。如果需要在多个模块之间共享全局变量，可以通过以下几种方法实现。本文将详细介绍这些方法，并提供示例代码。

1. 使用模块级别的全局变量
Python的模块是一个天然的单例对象，模块级别的全局变量可以在导入该模块的其他模块中共享。

实现步骤

• 在一个模块中定义全局变量。
• 在其他模块中导入该模块，并访问或修改全局变量。

示例
模块 config.py（定义全局变量）

# config.py
shared_variable = "This is a shared global variable"

模块 module1.py（修改全局变量）

# module1.py
import config

def modify_global():
    config.shared_variable = "Modified by module1"

模块 module2.py（访问全局变量）

# module2.py
import config
import module1

print("Before modification:", config.shared_variable)  # 输出: This is a shared global variable
module1.modify_global()
print("After modification:", config.shared_variable)   # 输出: Modified by module1

2. 使用类封装全局变量
通过定义一个类来封装全局变量，可以实现更好的封装性和可维护性。

实现步骤

• 创建一个类，将全局变量定义为类属性。
• 在其他模块中导入该类，并访问或修改类属性。

示例
模块 config.py（定义类）

# config.py
class Config:
    shared_variable = "This is a shared global variable"

模块 module1.py（修改类属性）

# module1.py
from config import Config

def modify_global():
    Config.shared_variable = "Modified by module1"

模块 module2.py（访问类属性）

# module2.py
from config import Config
import module1

print("Before modification:", Config.shared_variable)  # 输出: This is a shared global variable
module1.modify_global()
print("After modification:", Config.shared_variable)   # 输出: Modified by module1

3. 使用单例模式
单例模式确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。通过单例模式，可以在多个模块之间共享全局变量。

实现步骤

• 创建一个单例类，将全局变量定义为实例属性。
• 在其他模块中导入单例类的实例，并访问或修改实例属性。

示例
模块 config.py（定义单例类）

# config.py
class Singleton:
    _instance = None

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if cls._instance is None:
            cls._instance = super().__new__(cls)
            cls._instance.shared_variable = "This is a shared global variable"
        return cls._instance

# 创建单例实例
config = Singleton()

模块 module1.py（修改单例实例属性）

# module1.py
from config import config

def modify_global():
    config.shared_variable = "Modified by module1"

模块 module2.py（访问单例实例属性）

# module2.py
from config import config
import module1

print("Before modification:", config.shared_variable)  # 输出: This is a shared global variable
module1.modify_global()
print("After modification:", config.shared_variable)   # 输出: Modified by module1

4. 使用环境变量
如果全局变量是配置项，可以使用环境变量来共享。Python的 os 模块可以方便地读取和设置环境变量。

实现步骤

• 使用 os.environ 设置环境变量。
• 在其他模块中使用 os.environ 读取环境变量。

示例
模块 config.py（设置环境变量）

# config.py
import os

os.environ['SHARED_VARIABLE'] = "This is a shared global variable"

模块 module1.py（修改环境变量）

# module1.py
import os

def modify_global():
    os.environ['SHARED_VARIABLE'] = "Modified by module1"

模块 module2.py（访问环境变量）

# module2.py
import os
import module1

print("Before modification:", os.environ['SHARED_VARIABLE'])  # 输出: This is a shared global variable
module1.modify_global()
print("After modification:", os.environ['SHARED_VARIABLE'])   # 输出: Modified by module1

5. 总结
在Python中，跨模块共享全局变量可以通过以下方法实现：

• 模块级别的全局变量：简单直接，适用于小型项目。
• 类封装全局变量：提供更好的封装性和可维护性。
• 单例模式：确保全局变量的唯一性，适用于复杂项目。
• 环境变量：适用于配置项的共享。

根据项目需求选择合适的方法，可以有效管理全局变量，避免命名冲突和意外修改。