面向对象2-类实例化与单例模式

一、类实例化一个对象的过程

class Foo(object):
    def __init__(self,x):
        self.x = x  
f = Foo(x)       
>>>Foo.__class__

所以Foo是类型type的一个对象,Foo是一个类，但是Python中的类也是对象！类、函数、方法以及实例都是对象,并且无论何时你将一对括号放在它们的名字后面时，就会调用它们的__call__方法。Foo是类型type的一个对象并且调用__call__返回一个Foo类的对象

常规类的实例化大致等同于：

def __call__(obj_type, *args, **kwargs):
    obj = obj_type.__new__(*args, **kwargs)
    if obj is not None and issubclass(obj, obj_type):
        obj.__init__(*args, **kwargs)
    return obj

__new__方法为对象分配了内存空间，构建它为一个“空"对象然后__init__方法被调用来初始化它。
总的来说：

1. Foo(*args, **kwargs)等价于Foo.__call__(*args, **kwargs)
2. 既然Foo是一个type的实例，Foo.__call__(*args, **kwargs)实际调用的是type.__call__(Foo, *args, **kwargs)
3. type.__call__(Foo, *args, **kwargs)调用type.__new__(Foo, *args, **kwargs)，然后返回一个对象。
4. obj随后通过调用obj.__init__(*args, **kwargs)被初始化。
5. obj被返回。

详细：https://www.jianshu.com/p/f63ad9d550f1

二、单例模式

定义：确保某个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例

场景：1.需要频繁的实例化和销毁的对象；

​ 2.有状态的工具类对象

​ 3.频繁访问数据库或文件对象

例如：多线程的线程池的设计

​ 网站的计数器，一般也是采用单例模式实现，否则难以同步。

​ 数据库连接池的设计一般也是采用单例模式。

相关内容：https://www.cnblogs.com/restartyang/articles/7770856.html

优点：
1.在单例模式中，活动的单例只有一个实例，对单例类的所有实例化得到的都是相同的一个实例。这样就 防止其它对象对自己的实例化，确保所有的对象都访问一个实例
2.单例模式具有一定的伸缩性，类自己来控制实例化进程，类就在改变实例化进程上有相应的伸缩性。
3.提供了对唯一实例的受控访问。
4.由于在系统内存中只存在一个对象，因此可以 节约系统资源，当需要频繁创建和销毁的对象时单例模式无疑可以提高系统的性能。
5.允许可变数目的实例。
6.避免对共享资源的多重占用。
缺点：
1.不适用于变化的对象，如果同一类型的对象总是要在不同的用例场景发生变化，单例就会引起数据的错误，不能保存彼此的状态。
2.由于单利模式中没有抽象层，因此单例类的扩展有很大的困难。
3.单例类的职责过重，在一定程度上违背了“单一职责原则”。
4.滥用单例将带来一些负面问题，如为了节省资源将数据库连接池对象设计为的单例类，可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出；如果实例化的对象长时间不被利用，系统会认为是垃圾而被回收，这将导致对象状态的丢失。

创建单例

方法1：metaclass

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):
    pass
'''
#python2中
class MyClass(BaseClass)
    __metaclass__ = Single   #属性 __metaclass__，其用来表示该类由谁来实例化创建
    
'''

方法2：装饰器

def singleton(class_):
    instances = {}
    def getinstance(*args, **kwargs):
        if class_ not in instances:
            instances[class_] = class_(*args, **kwargs)
        return instances[class_]
    return getinstance

@singleton
class MyClass(object):  #python2中： class MyClass(BaseClass):
    pass
#经过装饰器修饰，增加了判断的功能，如果该类实例化过，实例的对象就会被添加在instance字典中，再次实例化，将从字典中返回

更多方法：https://stackoverflow.com/questions/100003/what-are-metaclasses-in-python