Python单例类

Question

我正在使用 Python 在 os x 10.6 上为 firefox 5.1 和 selenium webdrive v.2 编写测试套件2.7.

除了创建单例类外，一切正常，这应该保证只有一个 firefox 实例:

def singleton(cls):
    instances = {}
    def getinstance():
        if cls not in instances:
            instances[cls] = cls()
        return instances[cls]
    return getinstance

@singleton
class Fire(object):
    def __init__(self):
        self.driver = webdriver.Firefox()
    def getdriver(self):
        return self.driver
    def close_(self):
        self.driver.close()
    def get(self, url):
        self.driver.get(url)
        return self.driver.page_source

f  = Fire()
f.close_()

此时，如果我再次调用 f=Fire()，什么也不会发生。不会创建新实例。我的问题是为什么我会看到这种行为？我该怎么做？

我的第二个问题，如果我输入:

isinstance(f, Fire)

我收到这个错误:

TypeError: isinstance() arg 2 must be a class, type, or tuple of classes and types

这对我来说很奇怪……根据我的理解，它应该返回 True

最后一个问题:

当我有一个单例类时，我应该能够做到:

f = Fire()
f2 = Fire()
f2.get('http://www.google.com')
up to here works, but if I say
f.close_()//then
URLError: urlopen error [Errno 61] Connection refused

我无法理解这一点。

Answer 1

就创建一个类的单个实例而言，你的装饰器对我来说似乎工作正常，所以我没有看到你的问题#1。它并没有像你想象的那样做:每次你使用装饰器时，都会有一个新的 instances 字典，而且里面只有一个项目，所以实际上没有任何理由使用字典在那里——您需要一个可变容器以便您可以修改它，但我会使用一个列表，或者，在 Python 3 中，可能是一个 nonlocal 变量。但是，它确实执行了其预期功能，即确保装饰类只有一个实例。

如果你问为什么在关闭对象后不能创建对象的新实例，那么，你没有编写任何代码来允许在那种情况下创建另一个实例，Python 无法猜测你希望它发生。单例意味着该类永远只有一个实例。您已经创建了那个实例；你不能再创建一个。

至于#2，您的@singleton 装饰器返回一个函数，该函数实例化(或返回先前创建的实例)该类。因此，Fire 是一个函数，而不是一个类，一旦被装饰，这就是为什么您的 isinstance() 不起作用。

在我看来，最直接的单例方法是将智能放在类中而不是装饰器中，然后从该类继承。这甚至从继承的角度来看也是有意义的，因为单例是一种对象。

class Singleton(object):
    _instance = None
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if not cls._instance:
            cls._instance = object.__new__(cls, *args, **kwargs)
        return cls._instance

class Fire(Singleton):
     pass

f1 = Fire()
f2 = Fire()

f1 is f2              # True
isinstance(f1, Fire)  # True

如果你仍然想用装饰器来做，最简单的方法是在装饰器中创建一个中间类并返回它:

def singleton(D):

    class C(D):
        _instance = None
        def __new__(cls, *args, **kwargs):
            if not cls._instance:
                cls._instance = D.__new__(cls, *args, **kwargs)
            return cls._instance

    C.__name__ = D.__name__

    return C

@singleton
class Fire(object):
    pass

您可以将所需的行为注入(inject)现有的类对象，但在我看来，这是不必要的复杂，因为它需要(在 Python 2.x 中)创建一个方法包装器，而且您还必须处理这种情况其中被装饰的类自己已经有一个 __new__() 方法。

您可能认为您可以编写一个 __del__() 方法来允许在没有对现有实例的引用时创建一个新的单例。这是行不通的，因为始终存在对实例的类内部引用(例如，Fire._instance)，因此永远不会调用 __del__()。一旦你有了一个单例，它就会一直存在。如果您在关闭旧的单例后想要一个新的单例，您可能实际上并不想要单例，而是想要别的东西。 context manager有可能。

在某些情况下可以重新实例化的“单例”对我来说是非常奇怪和意外的行为，我建议不要这样做。尽管如此，如果那是您真正想要的，您可以在 close_() 方法中执行 self.__class__._instance = None。或者您可以编写一个单独的方法来执行此操作。它看起来很丑，这很合适，因为它很丑。 :-)

我认为您的第三个问题也源于这样一个事实，即您希望单例在您调用 close_() 之后以某种方式消失，而您还没有对该行为进行编程。