簡述 __init__、__new__、__call__ 方法
任何事物都有一個從建立,被使用,再到消亡的過程,在程式語言面向物件程式設計模型中,物件也有相似的命運:建立、初始化、使用、垃圾回收,不同的階段由不同的方法(角色)負責執行。
定義一個類時,大家用得最多的就是 __init__
方法,而 __new__
和 __call__
使用得比較少,這篇文章試圖幫助大家把這3個方法的正確使用方式和應用場景分別解釋一下。
關於 Python 新式類和老式類在這篇文章不做過多討論,因為老式類是 Python2 中的概念,現在基本沒人再會去用老式類,新式類必須顯示地繼承 object,而 Python3 中,只有新式類,預設繼承了 object,無需顯示指定,本文程式碼都是基於 Python3 來討論。
__init__方法
__init__
方法負責物件的初始化,系統執行該方法前,其實該物件已經存在了,要不然初始化什麼東西呢?先看例子:
# class A(object): python2 必須顯示地繼承object class A: def __init__(self): print("__init__ ") super(A, self).__init__() def __new__(cls): print("__new__ ") return super(A, cls).__new__(cls) def__call__(self): # 可以定義任意引數 print('__call__ ') A()
輸出
__new__ __init__
從輸出結果來看, __new__
方法先被呼叫,返回一個例項物件,接著 __init__
被呼叫。 __call__
方法並沒有被呼叫,這個我們放到最後說,先來說說前面兩個方法,稍微改寫成:
def __init__(self): print("__init__ ") print(self) super(A, self).__init__() def __new__(cls): print("__new__ ") self = super(A, cls).__new__(cls) print(self) return self
輸出:
__new__ <__main__.A object at 0x1007a95f8> __init__ <__main__.A object at 0x1007a95f8>
從輸出結果來看,__new__
方法的返回值就是類的例項物件,這個例項物件會傳遞給 __init__
方法中定義的 self 引數,以便例項物件可以被正確地初始化。
如果 __new__
方法不返回值(或者說返回 None)那麼 __init__
將不會得到呼叫,這個也說得通,因為例項物件都沒創建出來,呼叫 init 也沒什麼意義,此外,Python 還規定,__init__
只能返回 None 值,否則報錯,這個留給大家去試。
__init__
方法可以用來做一些初始化工作,比如給例項物件的狀態進行初始化:
def __init__(self, a, b): self.a = a self.b = b super(A, self).__init__()
另外,__init__
方法中除了self之外定義的引數,都將與__new__
方法中除cls引數之外的引數是必須保持一致或者等效。
class B: def __init__(self, *args, **kwargs): print("init", args, kwargs) def __new__(cls, *args, **kwargs): print("new", args, kwargs) return super().__new__(cls) B(1, 2, 3) # 輸出 new (1, 2, 3) {} init (1, 2, 3) {}
__new__ 方法
一般我們不會去重寫該方法,除非你確切知道怎麼做,什麼時候你會去關心它呢,它作為建構函式用於建立物件,是一個工廠函式,專用於生產例項物件。著名的設計模式之一,單例模式,就可以通過此方法來實現。在自己寫框架級的程式碼時,可能你會用到它,我們也可以從開原始碼中找到它的應用場景,例如微型 Web 框架 Bootle 就用到了。
class BaseController(object): _singleton = None def __new__(cls, *a, **k): if not cls._singleton: cls._singleton = object.__new__(cls, *a, **k) return cls._singleton
這段程式碼出自 https://github.com/bottlepy/bottle/blob/release-0.6/bottle.py
這就是通過 __new__
方法是實現單例模式的的一種方式,如果例項物件存在了就直接返回該例項即可,如果還沒有,那麼就先建立一個例項,再返回。當然,實現單例模式的方法不只一種,Python之禪有說:
There should be one-- and preferably only one --obvious way to do it.
用一種方法,最好是隻有一種方法來做一件事
__call__ 方法
關於 __call__
方法,不得不先提到一個概念,就是可呼叫物件(callable),我們平時自定義的函式、內建函式和類都屬於可呼叫物件,但凡是可以把一對括號()
應用到某個物件身上都可稱之為可呼叫物件,判斷物件是否為可呼叫物件可以用函式 callable
如果在類中實現了 __call__
方法,那麼例項物件也將成為一個可呼叫物件,我們回到最開始的那個例子:
a = A() print(callable(a)) # True
a
是例項物件,同時還是可呼叫物件,那麼我就可以像函式一樣呼叫它。試試:
a() # __call__
很神奇不是,例項物件也可以像函式一樣作為可呼叫物件來用,那麼,這個特點在什麼場景用得上呢?這個要結合類的特性來說,類可以記錄資料(屬性),而函式不行(閉包某種意義上也可行),利用這種特性可以實現基於類的裝飾器,在類裡面記錄狀態,比如,下面這個例子用於記錄函式被呼叫的次數:
class Counter: def __init__(self, func): self.func = func self.count = 0 def __call__(self, *args, **kwargs): self.count += 1 return self.func(*args, **kwargs) @Counter def foo(): pass for i in range(10): foo() print(foo.count) # 10
在 Bottle 中也有 call 方法 的使用案例,另外,stackoverflow 也有一些關於 call 的實踐例子,推薦看看,如果你的專案中,需要更加抽象化、框架程式碼,那麼這些高階特性往往能發揮出它作用。
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