Python のシングルトンデザインパターン
- Python でデコレータを使用してシングルトンデザインパターンを実装する
- Python で基本クラスを使用してシングルトンデザインパターンを実装する
- Python でメタクラスを使用してシングルトンデザインパターンを実装する
- Python でモジュールを使用してシングルトンデザインパターンを実装する
デザインパターンは、問題を解決するためのコードを表すことができます。シングルトンはそのようなデザインパターンの 1つであり、Python でクラスのさまざまなオブジェクトを作成できます。
このパターンは、特定のクラスの 1つのオブジェクトのみを制限します。Python でこのパターンをシミュレートする方法はいくつかあります。
Python でデコレータを使用してシングルトンデザインパターンを実装する
Python のデコレータは、他の関数やオブジェクトを引数として取り、それらの動作を変更できる関数です。デコレータを使用するには、@記号を使用します。
それらを使用して、シングルトンデザインパターンを実装できます。
次の例を参照してください。
def singleton_dec(class_):
instances = {}
def getinstance(*args, **kwargs):
if class_ not in instances:
instances[class_] = class_(*args, **kwargs)
return instances[class_]
return getinstance
@singleton_dec
class Sample:
def __init__(self):
print("Object created.")
x = Sample()
y = Sample()
print(x, y)
出力：
Object created.
<__main__.Sample object at 0x0000015E72D3CA48> <__main__.Sample object at 0x0000015E72D3CA48>
上記の例では、クラス全体を引数として取るデコレータを作成しました。このデコレータを使用すると、シングルトンオブジェクトを実装できます。これは、x と y の位置で確認できます。
シングルトンにデコレータを使用することの欠点は、最終クラス Sample が関数になるため、クラスメソッドを使用できないことです。
Python で基本クラスを使用してシングルトンデザインパターンを実装する
基本クラスは、他のクラスを派生させる特別なクラスです。この基本クラスのインスタンスは作成されません。
基本クラスを使用して、Python でシングルトンの構造を提供できます。
例えば、
class Singleton_base(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 Sample1(Singleton_base):
def __init__(self):
print("Object created.")
x = Sample1()
y = Sample1()
print(x, y)
出力：
Object created.
Object created.
<__main__.Sample object at 0x0000015E72D3F388> <__main__.Sample object at 0x0000015E72D3F388>
これは効果的な方法です。ただし、多重継承が原因で複数のクラスが関与する場合はエラーが発生する可能性があります。
Python でメタクラスを使用してシングルトンデザインパターンを実装する
メタクラスは、クラスのオブジェクトの動作を定義できるため、Python の非常に興味深い機能です。クラスのクラスと言えます。
Python 2 では、クラスに __metaclass__ 属性を追加します。Python 3 では、クラスの引数として追加できます。
この機能を使用して、Python でシングルトンデザインを実装できます。
例えば、
class Singleton_meta(type):
_instances = {}
def __call__(cls, *args, **kwargs):
if cls not in cls._instances:
cls._instances[cls] = super(Singleton_meta, cls).__call__(*args, **kwargs)
return cls._instances[cls]
class Sample(metaclass=Singleton_meta):
def __init__(self):
print("Object created.")
x = Sample()
y = Sample()
print(x, y)
出力：
Object created.
<__main__.Sample object at 0x0000015E72D3FF88> <__main__.Sample object at 0x0000015E72D3FF88>
これはメタクラスの適切なアプリケーションであり、自動継承を実現します。
Python でモジュールを使用してシングルトンデザインパターンを実装する
おそらく、Python でのシングルトンの最も簡単で最も基本的な実装は、モジュールを使用することです。
Python でモジュールを作成できることはわかっています。関数のみを含むモジュールはシングルトンとして機能できます。これは、これらすべての関数をモジュールにバインドするためです。
Manav is a IT Professional who has a lot of experience as a core developer in many live projects. He is an avid learner who enjoys learning new things and sharing his findings whenever possible.
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