Python 使用装饰器的单例

Question

下面的装饰器如何使 Database 成为单例？

我理解的方式是 @singleton 装饰器使 Database class 成为 returns 一个 Database 对象的函数。然而，由于它现在像一个函数一样工作，当函数调用结束时，函数变量应该是死的（例如 instances 变量）。

奇怪的是，当我第二次调用这个函数时，instance变量似乎还活着并存储了以前的信息，即使id也是一样。这是怎么回事？有人可以帮我理解这个吗？

提前致谢

def singleton(cls):
    instances = {}
    def get_instance(*args, **kwargs):
        nonlocal instances
        print(instances, id(instances))
        if cls not in instances:
            instances[cls] = cls(*args, **kwargs)
        return instances[cls]

    return get_instance

@singleton
class Database:
    def __init__(self):
        print('Loading database')

if __name__ == '__main__':
    db1 = Database() # first call.
    db2 = Database() # second call. why is this returning the same id?

输出

{} 4011784
Loading database
{<class '__main__.Database'>: <__main__.Database object at 0x0577C148>} 4011784

Answer 1

有几个概念共同使这成为可能。让我们看看您当前的代码：

@singleton
class Database:
    def __init__(self):
        print('Loading database')

上面的代码可以翻译成下面的代码。 @ 语法是以下形式的缩写：

class Database:
    def __init__(self):
        print('Loading database')

print(Database)
Database = singleton(Database) # manually decorated
print(Database)

class 声明本身存储到名为 Database 的变量中。之后，变量被替换为 singleton 函数调用（即 get_instance 函数）的结果。这意味着，每当您创建 Database 的新实例时，实际上现在会调用 get_instance。

<class '__main__.Database'>
<function singleton.<locals>.get_instance at 0x7f8e82738310>

现在让我们来看看singleton函数：

def singleton(cls):
    instances = {}
    def get_instance(*args, **kwargs):
        nonlocal instances # nonlocal is not required here!
        print(instances, id(instances))
        if cls not in instances:
            instances[cls] = cls(*args, **kwargs)
        return instances[cls]

    return get_instance

singleton函数声明了一个属于singleton函数作用域的局部instances变量。每次调用 singleton 都会创建一个新的独立 get_instance 函数（所谓的闭包）。根据LEGB rule，封闭范围的变量是“inherit”（这在技术上是不正确的，但简化了解释）到闭包。这意味着，instances 将在每次调用特定 get_instance 函数时保持相同的对象。

下面我们来总结一下。由于每次调用 Database() 实际上 get_instance 被调用，并且由于 instances 每次调用这个特定的 get_instance 函数都保持不变，我们可以达到这样的效果，即class 只会创建一次，并且每次后续调用都会返回相同的对象。

Python 使用装饰器的单例

Python Singleton using decorator

python

singleton

decorator

python-decorators