Python에서 싱글톤을 구현하는 가장 좋은 방법은 무엇입니까?-파이썬 튜토리얼-php.cn

What is the best way to implement a singleton in Python?

Python에서 싱글톤을 구현하는 가장 좋은 방법

싱글톤 디자인 패턴의 장점과 단점이 이 글의 초점은 아니지만, 이 글에서는 싱글톤 디자인 패턴을 구현하는 방법을 살펴보겠습니다. 가능한 최선의 방법으로 Python에서 싱글톤을 구현합니다. Python 방식으로 이 패턴을 구현합니다. 여기서 "가장 Pythonic"이란 "최소 놀라움의 원칙"을 따르는 것을 의미합니다.

구현 방법

방법 1: Decorator

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(BaseClass):
    pass

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장점:

Decorator에는 추가 성별이 있으며, 다중 상속보다 직관적입니다.

단점:

MyClass()를 사용하여 생성된 객체는 실제 싱글톤 객체이지만 MyClass 자체는 클래스가 아닌 함수입니다. 따라서 클래스 메서드를 호출할 수 없습니다.

방법 2: 기본 클래스

class Singleton(object):
    _instance = None

    def __new__(class_, *args, **kwargs):
        if not isinstance(class_._instance, class_):
            class_._instance = object.__new__(class_, *args, **kwargs)
        return class_._instance

class MyClass(Singleton, BaseClass):
    pass

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장점:

실제 클래스입니다.

단점:

다중 상속, 불쾌함. 두 번째 기본 클래스에서 상속할 때 __new__가 재정의될 수 있습니다.

방법 3: 메타클래스

class Singleton(type):
    _instances = {}

    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        if cls not in cls._instances:
            cls._instances[cls] = super(Singleton, cls).__call__(*args, **kwargs)
        return cls._instances[cls]

# Python2
class MyClass(BaseClass):
    __metaclass__ = Singleton

# Python3
class MyClass(BaseClass, metaclass=Singleton):
    pass

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장점:

실제 클래스입니다.
상속권은 자동으로 보장됩니다.
__metaclass__를 올바르게 사용하세요(그리고 제가 이해할 수 있게 해주세요).

단점 :

단점이 없습니다.

방법 4: 동일한 이름을 가진 클래스의 데코레이터를 반환합니다.

def singleton(class_):
    class class_w(class_):
        _instance = None

        def __new__(class_, *args, **kwargs):
            if class_w._instance is None:
                class_w._instance = super(class_w, class_).__new__(class_, *args, **kwargs)
                class_w._instance._sealed = False
            return class_w._instance

        def __init__(self, *args, **kwargs):
            if self._sealed:
                return
            super(class_w, self).__init__(*args, **kwargs)
            self._sealed = True

    class_w.__name__ = class_.__name__
    return class_w

@singleton
class MyClass(BaseClass):
    pass

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장점:

입니다. 진짜 수업.
상속권은 자동으로 보장됩니다.

단점:

싱글톤이 되고 싶은 클래스마다 두 개의 클래스를 만드는 데 오버헤드가 있나요? 내 경우에는 잘 작동하지만 확장되지 않을까 걱정됩니다.
_sealed 속성의 목적은 무엇인가요?
super()를 사용하면 재귀적이므로 기본 클래스에서 동일한 이름을 가진 메서드를 호출할 수 없습니다. 이는 __new__를 사용자 정의할 수 없으며 __init__ 호출이 필요한 클래스를 하위 클래스화할 수 없음을 의미합니다.

방법 5: 모듈

싱글톤 모듈 Singleton.py.

장점:

복잡한 것보다 단순한 것이 좋습니다.

단점:

지연된 인스턴스화가 아닙니다.

권장 방법

방법 2를 사용하는 것이 좋지만 기본 클래스보다는 메타클래스를 사용하는 것이 더 좋습니다. 구현 예는 다음과 같습니다.

class Singleton(type):
    _instances = {}

    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        if cls not in cls._instances:
            cls._instances[cls] = super(Singleton, cls).__call__(*args, **kwargs)
        return cls._instances[cls]

class Logger(object):
    __metaclass__ = Singleton

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또는 Python3에서:

class Logger(metaclass=Singleton):
    pass

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클래스가 호출될 때마다 __init__을 실행하려면 다음 코드를 Singleton.__call__에 추가하세요. if 문:

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(BaseClass):
    pass

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메타클래스의 역할

메타클래스는 클래스의 클래스, 즉 클래스는 메타클래스의 인스턴스입니다. Python에서 객체의 메타클래스는 type(obj)를 통해 찾을 수 있습니다. 일반적인 새 클래스는 유형 유형입니다. 위의 Logger는 Logger의 (유일한) 인스턴스가 'your_module.Logger' 유형 클래스인 것처럼 'your_module.Singleton' 유형 클래스입니다. Logger()를 사용하여 로거를 호출하면 Python은 먼저 Logger의 메타클래스 Singleton에 무엇을 해야 하는지 묻고 선점형 인스턴스 생성을 허용합니다. 이 프로세스는 Python이 __getattr__을 호출하여 속성으로 무엇을 해야 하는지 클래스에 요청하고 myclass.attribute를 수행하여 해당 속성을 참조하는 방법과 유사합니다.

메타클래스는 기본적으로 호출 클래스의 의미와 해당 의미를 구현하는 방법을 결정합니다. 예를 들어 메타클래스를 사용하여 Python에서 C 스타일 구조를 다시 만드는 http://code.activestate.com/recipes/498149/를 참조하세요. 토론 스레드 [메타클래스의 구체적인 사용 사례는 무엇입니까? ](https://codereview.stackexchange.com/questions/82786/what-are-some-concrete-use-cases-for-metaclasses)는 일반적으로 선언적 프로그래밍, 특히 다음에서 사용되는 ORM과 관련된 몇 가지 예제도 제공합니다. .

이 경우 방법 2를 사용하고 하위 클래스가 __new__ 메서드를 정의하면 SubClassOfSingleton()이 호출될 때마다 실행됩니다. 저장된 인스턴스를 반환합니다. 메타클래스를 사용하면 고유한 인스턴스가 생성될 때 한 번만 실행됩니다. 해당 유형에 따라 결정되는 호출 클래스의 정의를 사용자 정의해야 합니다.

일반적으로 싱글톤을 구현하려면 메타클래스를 사용하는 것이 합리적입니다. 싱글톤은 인스턴스가 한 번만 생성된다는 점에서 특별한 반면, 메타클래스는 생성된 클래스를 일반 클래스와 다르게 동작하게 만드는 사용자 정의 구현입니다. 메타클래스를 사용하면 싱글톤 클래스 정의를 사용자 정의해야 할 때 더 많은 제어가 가능합니다.

물론입니다

싱글톤에는 다중 상속이 필요하지 않습니다(메타클래스는 기본 클래스가 아니기 때문입니다). 하지만 상속을 통해 클래스의 하위 클래스를 생성하려면 싱글톤이 다중 상속인지 확인해야 합니다. 클래스가 첫 번째입니다. 가장 왼쪽의 메타클래스는 __call__을 재정의합니다. 이는 문제가 되지 않을 것입니다. 인스턴스 사전은 인스턴스의 네임스페이스에 없으므로 실수로 덮어쓸 수 없습니다.

또한 싱글턴 패턴이 "단일 책임 원칙"을 위반한다는 말을 듣게 될 것입니다. 이는 각 클래스가 한 가지 작업만 수행해야 한다는 의미입니다. 이렇게 하면 다른 코드가 독립적이고 캡슐화되어 있기 때문에 다른 코드를 변경해야 할 때 코드가 수행하는 작업 중 하나가 손상되는 것에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 메타클래스 구현은 이 테스트를 통과합니다. 메타클래스는 패턴을 적용하고, 싱글톤이라는 사실을 인식할 필요가 없는 클래스와 하위 클래스를 생성하는 역할을 담당합니다. 방법 1은 "MyClass 자체는 클래스가 아니라 함수이므로 클래스 메서드를 호출할 수 없습니다"라고 지적한 대로 이 테스트에 실패합니다.

Python 2 및 3 호환 버전

Python 2 및 3에서 코드를 작성하려면 약간 더 복잡한 체계가 필요합니다. 메타클래스는 일반적으로 유형 클래스의 하위 클래스이므로 메타클래스를 사용하여 런타임에 메타클래스로 포함된 중간 기본 클래스를 동적으로 생성한 다음 해당 기본 클래스를 공용 싱글톤 기본 클래스의 기본 클래스로 사용할 수 있습니다. 다음과 같이 말처럼 쉽지 않습니다.

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(BaseClass):
    pass

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이 접근 방식의 아이러니 중 하나는 서브클래싱을 사용하여 메타클래스를 구현한다는 것입니다. 한 가지 가능한 이점은 순수 메타클래스와 달리 isinstance(inst, Singleton)가 True를 반환한다는 것입니다.

수정

다른 주제에 관해서는 눈치채셨겠지만 원래 게시물의 기본 클래스 구현이 잘못되었습니다. 클래스 내에서 _instances를 참조하려면 호출 시 실제 클래스가 아직 생성되지 않았으므로 super() 또는 클래스 메서드의 정적 메서드를 사용해야 합니다. 이 모든 것은 메타클래스 구현에도 적용됩니다.

class Singleton(object):
    _instance = None

    def __new__(class_, *args, **kwargs):
        if not isinstance(class_._instance, class_):
            class_._instance = object.__new__(class_, *args, **kwargs)
        return class_._instance

class MyClass(Singleton, BaseClass):
    pass

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