Python 单例使用装饰器

Question

下面的装饰器是如何创建Database单例的？

我的理解是，@singleton装饰器将Database类创建为返回对象的函数Database。然而，由于它现在的行为就像一个函数，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，变量似乎instance仍然存在并存储以前的信息，甚至id是相同的。这是怎么发生的？有人可以帮我理解这一点吗？

先感谢您

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。让我们看一下您当前的代码：

@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@是以下缩写形式：

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

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

类声明本身存储到名为 的变量中Database。然后，变量被函数调用的结果singleton（即函数get_instance）替换。这意味着，每当您创建一个新实例时，Database实际上get_instance都会被调用。

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

现在我们来看看这个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

该函数声明了一个属于该函数作用域的singleton局部变量。每次调用时都会创建一个新的独立函数（所谓的闭包）。根据LEGB规则，封闭作用域的变量是“继承”（这在技术上是不正确的，但简化了解释）到闭包。这意味着，每次调用特定函数时都将保持相同的对象。instancessingletonsingletonget_instanceinstancesget_instance

现在我们来总结一下。由于每次调用Database()实际上get_instance都会被调用，并且instances每次调用此特定函数时都保持不变get_instance，因此我们可以实现这样的效果：该类将仅创建一次，并且每次后续调用都将返回相同的对象。