为什么 Borg 模式比 Python 中的 Singleton 模式更好

Question

为什么Borg pattern 比Singleton pattern 更好？

我问是因为我看不出它们有什么不同。

博格：

class Borg:
  __shared_state = {}
  # init internal state variables here
  __register = {}
  def __init__(self):
    self.__dict__ = self.__shared_state
    if not self.__register:
      self._init_default_register()

单例：

class Singleton:
  def __init__(self):
    # init internal state variables here
    self.__register = {}
    self._init_default_register()

# singleton mechanics external to class, for example this in the module
Singleton = Singleton()

我想在这里展示的是服务对象，无论是作为 Borg 还是 Singleton 实现，都有一个重要的内部状态（它提供一些基于它的服务）（我的意思是它必须是有用的东西，它不是 Singleton/博格只是为了好玩）。

而且这个状态必须被初始化。这里的 Singleton 实现更直接，因为我们将 init 视为全局状态的设置。我觉得 Borg 对象必须查询其内部状态以查看它是否应该更新自己，这很尴尬。

你拥有的内在状态越多，情况就越糟糕。例如，如果对象必须侦听应用程序的拆卸信号才能将其寄存器保存到磁盘，则该注册也应该只进行一次，而这对于单例来说更容易。

Answer 1

borg 与众不同的真正原因归结为子类化。

如果您将一个 borg 子类化，则子类的对象与其父类对象具有相同的状态，除非您明确覆盖该子类中的共享状态。单例模式的每个子类都有自己的状态，因此会产生不同的对象。

同样在单例模式中，对象实际上是相同的，而不仅仅是状态（即使状态是唯一真正重要的东西）。

Answer 2

在 python 中，如果您想要一个可以从任何地方访问的唯一“对象”，只需创建一个仅包含静态属性、@staticmethods 和@classmethods 的类Unique；你可以称之为独特的模式。这里我实现并比较了 3 种模式：

独一无二

#Unique Pattern
class Unique:
#Define some static variables here
    x = 1
    @classmethod
    def init(cls):
        #Define any computation performed when assigning to a "new" object
        return cls

单身

#Singleton Pattern
class Singleton:

    __single = None 

    def __init__(self):
        if not Singleton.__single:
            #Your definitions here
            self.x = 1 
        else:
            raise RuntimeError('A Singleton already exists') 

    @classmethod
    def getInstance(cls):
        if not cls.__single:
            cls.__single = Singleton()
        return cls.__single

博格

#Borg Pattern
class Borg:

    __monostate = None

    def __init__(self):
        if not Borg.__monostate:
            Borg.__monostate = self.__dict__
            #Your definitions here
            self.x = 1

        else:
            self.__dict__ = Borg.__monostate

测试

#SINGLETON
print "\nSINGLETON\n"
A = Singleton.getInstance()
B = Singleton.getInstance()

print "At first B.x = {} and A.x = {}".format(B.x,A.x)
A.x = 2
print "After A.x = 2"
print "Now both B.x = {} and A.x = {}\n".format(B.x,A.x)
print  "Are A and B the same object? Answer: {}".format(id(A)==id(B))


#BORG
print "\nBORG\n"
A = Borg()
B = Borg()

print "At first B.x = {} and A.x = {}".format(B.x,A.x)
A.x = 2
print "After A.x = 2"
print "Now both B.x = {} and A.x = {}\n".format(B.x,A.x)
print  "Are A and B the same object? Answer: {}".format(id(A)==id(B))


#UNIQUE
print "\nUNIQUE\n"
A = Unique.init()
B = Unique.init()

print "At first B.x = {} and A.x = {}".format(B.x,A.x)
A.x = 2
print "After A.x = 2"
print "Now both B.x = {} and A.x = {}\n".format(B.x,A.x)
print  "Are A and B the same object? Answer: {}".format(id(A)==id(B))

输出：

单身

At first B.x = 1 and A.x = 1
After A.x = 2
Now both B.x = 2 and A.x = 2

Are A and B the same object? Answer: True

BORG

At first B.x = 1 and A.x = 1
After A.x = 2
Now both B.x = 2 and A.x = 2

Are A and B the same object? Answer: False

UNIQUE

At first B.x = 1 and A.x = 1
After A.x = 2
Now both B.x = 2 and A.x = 2

Are A and B the same object? Answer: True

在我看来，Unique 实现是最简单的，然后是 Borg，最后是 Singleton，其定义所需的两个函数数量非常多。

Answer 3

事实并非如此。在python中一般不推荐这样的模式：

class Singleton(object):

 _instance = None

 def __init__(self, ...):
  ...

 @classmethod
 def instance(cls):
  if cls._instance is None:
   cls._instance = cls(...)
  return cls._instance

您使用类方法而不是构造函数来获取实例。 Python 的元编程允许更好的方法，例如Wikipedia上的那个：

class Singleton(type):
    def __init__(cls, name, bases, dict):
        super(Singleton, cls).__init__(name, bases, dict)
        cls.instance = None

    def __call__(cls, *args, **kw):
        if cls.instance is None:
            cls.instance = super(Singleton, cls).__call__(*args, **kw)

        return cls.instance

class MyClass(object):
    __metaclass__ = Singleton

print MyClass()
print MyClass()

Answer 4

一个类基本上描述了如何访问（读/写）对象的内部状态。

在单例模式中，您只能拥有一个类，即您的所有对象都会为您提供共享状态的相同访问点。 这意味着如果您必须提供扩展 API，则需要编写一个包装器，将单例包装起来

在 borg 模式中，您可以扩展基础“borg”类，从而更方便地扩展 API。

Answer 5

只有在您确实有差异的少数情况下才会更好。就像你的子类一样。 Borg 模式非常不寻常，在十年的 Python 编程中我从未真正需要它。

Answer 6

此外，类 Borg 模式允许类的用户选择是要共享状态还是创建单独的实例。 （这是否是一个好主意是一个单独的主题）

class MayBeBorg:
    __monostate = None

    def __init__(self, shared_state=True, ..):
        if shared_state:

            if not MayBeBorg.__monostate:
                MayBeBorg.__monostate = self.__dict__
            else:
                self.__dict__ = MayBeBorg.__monostate
                return
        self.wings = ..
        self.beak = ..