利用元类在python中创建单例类答案

【问题标题】：Create singleton class in python by taking advantage of meta class利用元类在python中创建单例类
【发布时间】：2021-08-02 10:28:38
【问题描述】：

我在网上看到了一些关于如何利用 python 元类强制将类创建为单例的材料。代码sn-p大致如下：

class SingletonMetaClass(type):
    _instance = {}

    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        if cls not in cls._instance:
            # usually a lock is used here, but omitted for simplicity
            cls._instance[cls] = super().__call__(*args, **kwargs)

        return cls._instance[cls]

class SingletonBaseClass(object, metaclass=SingletonMetaClass):
    def __init__():
        pass

class SingletonDerivedClass(SingletonBaseClass):
    def __init__():
        pass

上面的 sn-p 非常适合我 - SingletonDerivedClass 的所有实例都是相同的。然而，我发现奇怪的是SingletonMetaClass 中的那行cls._instance[cls] = super().__call__(*args, **kwargs)。显然，前者cls指的是SingletonMetaClass本身，后者指的是子类，在这种情况下，它将是SingletonDerivedClass，但是__call__的签名里面只有一个cls，怎么办python解释器告诉哪个cls指的是什么？

任何回复将不胜感激！

【问题讨论】：

标签： python python-3.x metaclass

【解决方案1】：

cls 的所有用法都不是指元类。它们引用元类的实例，SingletonBaseClass 或 SingletonDerivedClass。

当cls 是SingletonBaseClass 时查找cls._instance 会找到SingletonMetaClass._instance，因为SingletonBaseClass 是SingletonMetaClass 的一个实例，并且在对象上查找属性也会搜索其类，即使该对象是它本身也是一个类。

【讨论】：

【解决方案2】：

“利用元类在python中创建单例类”

不要。

请。

这定义了矫枉过正。

所以，在解释出了什么问题或你的疑问之前，这里是你如何在 Python 中定义一个单例，它只能用作单例，除非有人决定使用自省来“创建多个单例”——在这一点，这个人也可以滥用你那里的任何机制。

只需创建一个类，然后创建将成为您的单例的实例。然后从命名空间中移除对该类的引用。如果有代码会尝试实例化应该是单例的类，请放置一个返回 self 的 __call__ 方法：

class MySingleton():
    ...
    def __call__(self):
        return self

mysingleton = MySingleton()
del MySingleton

如果代码不希望实例化该类，或者出于其他原因您需要可调用单例：这个__call__ 只是装饰性的。实际上，单例实例可以与类同名，甚至不需要del 语句。

现在，对于您在代码中感到困惑的部分：就元类中的任何方法而言，如果它是一个“实例”方法的方法：即以“self”作为第一个参数，那第一个参数指的是一个类！（不是元类）。所以，我们在编写元类的方法时，通常会写cls作为参数名。

换句话说，对于您的__call__，“cls”是元类的实例：类本身。为__call__ 中的参数使用名称cls 并不会神奇地使其接收到编写方法的类（元类本身）的引用。

如果给定您的类，您希望获得对元类的引用，只需像处理任何其他 Python 对象一样继续：使用 type 调用或检查 __class__ 属性。

因此，如果您选择忽略我的建议，只为拥有一个单例而使用元类，那么您的代码的解决方法是：

def __call__(cls, *args, **kwargs):
    if cls not in cls._instance:
        # usually a lock is used here, but omitted for simplicity
        cls.__class__._instance[cls] = super().__call__(*args, **kwargs)

    return cls._instance[cls]

如果您希望元类方法中的第一个参数是元类本身，@classmethod 装饰器可以做到这一点（但这种修饰符只能应用于普通方法 - 除了“dunder”特殊方法，如 __call__ - 该语言期望__call__ 和其他人将实例作为第一个参数）

【讨论】：