Python中如何实现面向对象的单例模式？

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01. 设计模式概述：设计模式是前人工作经验的总结和提炼，通常被广泛传播。它们针对特定问题提供成熟的解决方案，旨在提高代码的可重用性和扩展性。

01. 单例设计模式

• 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

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
• ……

02. ​​__new__​​ 方法

• 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

重写 ​​__new__​​ 方法 的代码非常固定！

• 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

**示例代码**
class Music(object):

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

def __init__(self):
print("初始化操作")

player = Music()

print(player)

03. 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 Music(object):

# 定义类属性记录单例对象引用
instance = None

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

# 1. 判断类属性是否已经被赋值
if cls.instance is None:
cls.instance = super().__new__(cls)

# 2. 返回类属性的单例引用
return cls.instance

04 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

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​​

在​​__init__​​​ 方法中，判断​​init_flag​​​，如果为​​False​​ 就执行初始化动作

然后将​​init_flag​​​ 设置为​​True​​

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 Music(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
init_flag = False

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

# 1. 判断类属性是否是空对象， 调用父类的方法，为第一个对象分配空间
if cls.instance is None:
cls.instance = super().__new__(cls)

# 2. 返回类属性保存的对象引用
return cls.instance

def __init__(self):

# 第一种写法
if Music.init_flag:
return

print("初始化音乐")

Music.init_flag = True

#----------------------------------------#
# 第二种写法
if not MusicPlayer.init_flag:
print("初始化音乐")

MusicPlayer.init_flag = True


# 创建多个对象
music1 = Music()
print(music1 )

music2 = Music()
print(music2 )