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Python中的__new__(cls) 以及 单例模式

Python中的__new__(cls) 以及 单例模式

作者: DeeJay_Y | 来源:发表于2018-06-16 23:04 被阅读26次

    __new__(cls)方法

    __new__(cls)必须要有一个参数cls,代表着要实例化的类,而且必须要有返回值,返回实例化出来的实例对象.

    • __new__(cls)__init__(self)的区别:

    __init__(self)有一个参数self,就是这个__new__(cls)返回来的实例,__init__(self)可以再__new__(cls)的基础上进行其他一些初始化的操作,而且不需要返回值。

    __new__(cls)好比制造产品之前的原材料采购环节,而__init__(self)好比在买回来的原材料上进行加工的环节

    来看一个例子:

    class Dog:
        def __new__(cls): # 这里传入的cls就是Dog这个类指向的类对象
            print('new')
        
        def __init__(self):
            print('init')
        
    dog = Dog() # new 
    
    print(dog) # None
    
    

    在Python3中,class定义的时候,如果不显式的写继承object,也是会默认自动继承object的,所以也会有__new__(cls)

    在上述例子中,为什么__init__(self)没有触发呢,是因为这个__new__(cls)就是创建对象的方法,一般就是通过object.__new__(cls)来进行实例化的,但是我们在Dog这个类里面把这个方法又重写了,重写的这个__new__(cls)方法并没有真正的创建一个对象(即没有返回实例化的实例对象),所以上面例子没有触发__init__(self)

    那么来改成上面的例子:

    class Dog:
        def __new__(cls):
            print('new')
            return object.__new__(cls) 
            # object.__new__()方法返回的就是实例对象的引用  
            # 我们在重写的__new__()中也return 这个引用
        
        def __init__(self):
            print('init')
        
    dog = Dog() # new init
    
    print(dog) # <__main__.Dog object at 0x7f8a273d3b00>
    
    

    这么一来,对象就被成功创建了。 那么通过上面的例子,可以重新梳理一下Py中一个对象的创建流程:

    1. 调用__new__()方法来进行创建对象,这个new方法可以是object的,也可以是自己重写的,最后必须要return这个创建好的对象的引用。
    2. 调用__init__()方法来进行实例对象的初始化__init__(self)接收的就是new方法return出来的那个创建好的对象的引用。
    3. 返回对象的引用。

    所以我们可以很好的理解,__new__()只负责创建对象,而__init__()对创建好的对象进行初始化。

    单例模式

    单例模式指的是,不管创建多少次,都仅仅只有一个对象

    先来解释单例的含义:

    class Dog(object):
        pass
    
    a = Dog()
    b = Dog()
    print( id(a) == id(b))  # False 所以指向的不是一个对象
    

    在上述例子中,a和b分别都指向创建好的2个不同的Dog类的实例对象。而单例模式指的就是,让a和b指向的是同一个对象,即不管重复创建Dog类的实例对象多少次,都只有一个实例对象。

    那么实现这个模式的思路就是,第一次创建对象,第二次开始就沿用第一次创建好的对象,那么结合上面对__new__()的介绍,很容易想到是在new方法中进行处理的。

    我们来使用类属性来表示当前是否是第一次创建:

    class Dog(object):
        __instance = True # True表示是第一次创建
        __firstObj = None
        def __new__(cls):
            if cls.__instance:
                cls.__instance = False
                cls.__firstObj = object.__new__(cls)
                return cls.__firstObj # 如果是第一次创建 返回这个创建好的实例对象引用
            else:
                # 不是第一次创建  那么返回第一次创建好的对象引用
                return cls.__firstObj   
    
    a = Dog()
    b = Dog()
    print( id(a) == id(b) )  # True
    

    这样就实现了功能,但是我们注意到里面有两个类属性,简化一下,其实可以写成一个,直接让__instance为None值,第一次创建好对象之后将引用赋给__instance即可:

    class Dog(object):
        __instance = None
        def __new__(cls):
            if cls.__instance == None: # None 就表示还没创建过对象
                cls.__instance = object.__new__(cls)
                return cls.__instance # 如果是第一次创建 返回这个创建好的实例对象引用
            else:
                # 不是第一次创建  那么返回第一次创建好的对象引用
                return cls.__instance   
    
    a = Dog()
    b = Dog()
    print( id(a) == id(b) ) 
    

    这样就实现了Python中的单例模式。

    实现了单例模式之后,再来看一个问题:

    class Dog(object):
        __instance = None
        def __new__(cls):
            if cls.__instance == None:
                cls.__instance = object.__new__(cls)
                return cls.__instance
            else:
                return cls.__instance
        
        def __init__(self):
            print('----init------')
    
    a = Dog() # ----init------
    b = Dog() # ----init------
    

    如上例所示,单例模式中,进行多次初始化实例对象的时候,虽然只会创建一次实例对象,但是__init__()会被重复调用来初始化实例对象。

    我们现在如果只想让实例对象初始化一次,可以这么写:

    class Dog(object):
        __instance = None
        __hasInit = False # 思路也是一样的  新增一个类属性表示是否第一次初始化
        def __new__(cls):
            if cls.__instance == None:
                cls.__instance = object.__new__(cls)
                return cls.__instance
            else:
                return cls.__instance
        
        def __init__(self):
            if self.__hasInit == False:
                print('----init------')
                self.__hasInit = True
    
    a = Dog() # ----init------
    b = Dog() # 不在重复初始化
    

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