Python单例模式的怪异行为及正确实现方式-Python教程-PHP中文网

Python单例模式的怪异行为及正确实现方式

聖光之護

发布： 2025-07-21 16:50:21

原创

486人浏览过

python单例模式的怪异行为及正确实现方式

本文深入探讨了使用__new__方法实现Python单例模式时可能出现的怪异行为，特别是在继承场景下。通过分析问题代码，揭示了__init__方法在单例模式下的重复初始化问题，并提出了避免此问题的解决方案。同时，对单例模式的应用场景和设计原则进行了反思，旨在帮助读者更好地理解和运用单例模式。

单例模式是一种常用的设计模式，旨在确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。在Python中，常见的实现方式是重写__new__方法。然而，当单例类被继承时，这种实现方式可能会出现一些意想不到的行为。

单例模式的常见实现

以下是一个使用__new__方法实现单例模式的示例：

class Singleton:
    _instance = None

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if not cls._instance:
            cls._instance = super().__new__(cls)
        return cls._instance

登录后复制

在这个例子中，__new__方法负责创建类的实例。如果_instance属性为None，则创建一个新的实例并将其赋值给_instance。否则，直接返回已存在的实例。

立即学习“Python免费学习笔记（深入）”；

继承单例类的问题

当单例类被继承时，问题就出现了。考虑以下代码：

import random

class Child(Singleton):
    def __init__(self):
        self.a = random.randint(10, 1000)

x = Child()
y = Child()
print(x.__dict__)
print(y.__dict__)
print(Child().__dict__)

登录后复制

这段代码的输出可能会让人困惑。x和y的__dict__属性相同，但Child().__dict__却不同。这是因为，当创建Child类的实例时，Python首先调用Singleton.__new__，然后调用Child.__init__。由于Singleton.__new__始终返回同一个实例，因此每次调用Child.__init__都会重新初始化同一个对象。

千帆大模型平台

面向企业开发者的一站式大模型开发及服务运行平台

查看详情

问题分析

问题的关键在于__init__方法会被多次调用，导致单例对象的属性被重复初始化。这与单例模式的初衷相悖，即只应该初始化一次。

解决方案

要解决这个问题，可以避免在__init__方法中进行初始化。如果需要初始化单例对象的属性，可以在__new__方法中进行，并且只在创建新实例时才进行初始化。

class Singleton:
    _instance = None

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if not cls._instance:
            cls._instance = super().__new__(cls)
            # 在这里进行初始化
            cls._instance.initialized = False
        return cls._instance

    def __init__(self):
        if not self.initialized:
            self.a = random.randint(10, 1000)
            self.initialized = True

class Child(Singleton):
    pass

x = Child()
y = Child()
print(x.__dict__)
print(y.__dict__)
print(Child().__dict__)

登录后复制

在这个修改后的例子中，我们添加了一个initialized属性来标记单例对象是否已经被初始化。只有在第一次创建实例时，才会执行__init__方法中的初始化代码。