利用元 class 在 python 中创建单例 class

Question

我在网上看到了一些关于如何利用 python metaclass 强制将 class 创建为 Singleton 的资料。代码片段大致如下：

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

上面的代码片段非常适合我 - SingletonDerivedClass 的所有实例都是相同的。然而，我发现奇怪的是 SingletonMetaClass 中的那一行 cls._instance[cls] = super().__call__(*args, **kwargs)。显然，前者 cls 指的是 SingletonMetaClass 本身，而后者指的是子 class，在这种情况下，它将是 SingletonDerivedClass，但内部 __call__的签名只有一个cls，python解释器如何判断哪个cls指的是什么？

如有任何回复，我们将不胜感激！

Answer 1

None 的 cls 用法是指 metaclass。它们指的是 metaclass 的实例，SingletonBaseClass 或 SingletonDerivedClass.

当 cls 是 SingletonBaseClass 时查找 cls._instance 找到 SingletonMetaClass._instance 因为 SingletonBaseClass 是 SingletonMetaClass 的实例，并查找属性在对象上也会搜索其 class，即使对象本身也是 class.

Answer 2

“利用元 class 在 python 中创建单例 class”

不要。

请。

这定义了矫枉过正。

所以，在解释哪里出了问题或你的疑问之前，这里是你如何在 Python 中定义一个单例，它只能作为一个单例使用，除非有人决定使用内省来“创建更多而不是一个单身人士”- 在这一点上，这个人也可以滥用你在那里拥有的任何机制。

只需创建一个 class，然后创建将成为您的单例的实例。然后从命名空间中删除对 class 的引用。如果有代码会尝试实例化应该是单例的 class，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 class，或者您出于其他原因需要单例可调用：此 __call__ 只是装饰性的。实际上，单例实例可以与 class 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 class 中的任何方法而言，如果它是一个将是“实例”方法的方法：即采用“self” " 作为第一个参数，第一个参数指的是 class! （不是元class）。所以，我们在写metaclass.

的方法时，通常会写cls作为参数名

换句话说，在您的 __call__ 情况下，“cls”是元 class 的实例：classes 本身。在 __call__ 中为参数使用名称 cls 并不能神奇地使其接收到对写入方法的 class 的引用（metaclass 本身）。

如果给定您的 class，您想要获得对元 class 的引用，只需像处理任何其他 Python 对象一样继续操作：使用 type 调用或检查 __class__ 属性。

因此，如果您选择忽略我的建议，让元classes 只是为了拥有一个单例，那么您的代码的修复方法是：

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]

如果你想让 metaclass 方法中的第一个参数成为 metaclass 本身，@classmethod 装饰器会这样做（但这样的修饰符只能应用于普通方法 - 除了“dunder”特殊方法，如 __call__ - 语言期望 __call__ 和其他人将实例作为第一个参数）

利用元 class 在 python 中创建单例 class

Create singleton class in python by taking advantage of meta class

python

metaclass

python-3.x