方法在Python中是如何工作的
方法就是一個函式，它作為一個類屬性而存在，你可以用如下方式來宣告、訪問一個函式：
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>>> class Pizza(object): ... def __init__(self, size): ... self.size = size ... def get_size(self): ... return self.size ... >>> Pizza.get_size <unbound method Pizza.get_size> |
Python在告訴你，屬性_get_size是類Pizza的一個未繫結方法。這是什麼意思呢？很快我們就會知道答案：
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>>> Pizza.get_size() Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> TypeError: unbound method get_size() must be called with Pizza instance as first argument (got nothing instead) |
我們不能這麼呼叫，因為它還沒有繫結到Pizza類的任何例項上，它需要一個例項作為第一個引數傳遞進去（Python2必須是該類的例項，Python3中可以是任何東西），嘗試一下：
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>>> Pizza.get_size(Pizza(42)) 42 |
太棒了，現在用一個例項作為它的的第一個引數來呼叫，整個世界都清靜了，如果我說這種呼叫方式還不是最方便的，你也會這麼認為的；沒錯，現在每次呼叫這個方法的時候我們都不得不引用這個類，如果不知道哪個類是我們的物件，長期看來這種方式是行不通的。
那麼Python為我們做了什麼呢，它繫結了所有來自類_Pizza的方法以及該類的任何一個例項的方法。也就意味著現在屬性get_size是Pizza的一個例項物件的繫結方法，這個方法的第一個引數就是該例項本身。
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>>> Pizza(42).get_size <bound method Pizza.get_size of <__main__.Pizza object at 0x7f3138827910>> >>> Pizza(42).get_size() 42 |
和我們預期的一樣，現在不再需要提供任何引數給_get_size，因為它已經是繫結的，它的self引數會自動地設定給Pizza例項，下面程式碼是最好的證明：
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>>> m = Pizza(42).get_size >>> m() 42 |
更有甚者，你都沒必要使用持有Pizza物件的引用了，因為該方法已經繫結到了這個物件，所以這個方法對它自己來說是已經足夠了。
也許，如果你想知道這個繫結的方法是繫結在哪個物件上，下面這種手段就能得知：
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>>> m = Pizza(42).get_size >>> m.__self__ <__main__.Pizza object at 0x7f3138827910> >>> # You could guess, look at this: ... >>> m == m.__self__.get_size True |
顯然，該物件仍然有一個引用存在，只要你願意你還是可以把它找回來。
在Python3中，依附在類上的函式不再當作是未繫結的方法，而是把它當作一個簡單地函式，如果有必要它會繫結到一個物件身上去，原則依然和Python2保持一致，但是模組更簡潔：
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>>> class Pizza(object): ... def __init__(self, size): ... self.size = size ... def get_size(self): ... return self.size ... >>> Pizza.get_size <function Pizza.get_size at 0x7f307f984dd0> |
靜態方法
靜態方法是一類特殊的方法，有時你可能需要寫一個屬於這個類的方法，但是這些程式碼完全不會使用到例項物件本身，例如：
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class Pizza(object): @staticmethod def mix_ingredients(x, y): return x + y def cook(self): return self.mix_ingredients(self.cheese, self.vegetables) |
這個例子中，如果把_mix_ingredients作為非靜態方法同樣可以執行，但是它要提供self引數，而這個引數在方法中根本不會被使用到。這裡的@staticmethod裝飾器可以給我們帶來一些好處：
- Python不再需要為Pizza物件例項初始化一個繫結方法，繫結方法同樣是物件，但是建立他們需要成本，而靜態方法就可以避免這些。
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>>> Pizza().cook is Pizza().cook False >>> Pizza().mix_ingredients is Pizza.mix_ingredients True >>> Pizza().mix_ingredients is Pizza().mix_ingredients True |
- 可讀性更好的程式碼，看到@staticmethod我們就知道這個方法並不需要依賴物件本身的狀態。
- 可以在子類中被覆蓋，如果是把mix_ingredients作為模組的頂層函式，那麼繼承自Pizza的子類就沒法改變pizza的mix_ingredients瞭如果不覆蓋cook的話。
類方法
話雖如此，什麼是類方法呢？類方法不是繫結到物件上，而是繫結在類上的方法。
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>>> class Pizza(object): ... radius = 42 ... @classmethod ... def get_radius(cls): ... return cls.radius ... >>> >>> Pizza.get_radius <bound method type.get_radius of <class '__main__.Pizza'>> >>> Pizza().get_radius <bound method type.get_radius of <class '__main__.Pizza'>> >>> Pizza.get_radius is Pizza().get_radius True >>> Pizza.get_radius() 42 |
無論你用哪種方式訪問這個方法，它總是繫結到了這個類身上，它的第一個引數是這個類本身（記住：類也是物件）。
什麼時候使用這種方法呢？類方法通常在以下兩種場景是非常有用的：
- 工廠方法：它用於建立類的例項，例如一些預處理。如果使用@staticmethod代替，那我們不得不硬編碼Pizza類名在函式中，這使得任何繼承Pizza的類都不能使用我們這個工廠方法給它自己用。
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class Pizza(object): def __init__(self, ingredients): self.ingredients = ingredients @classmethod def from_fridge(cls, fridge): return cls(fridge.get_cheese() + fridge.get_vegetables()) |
- 呼叫靜態類：如果你把一個靜態方法拆分成多個靜態方法，除非你使用類方法，否則你還是得硬編碼類名。使用這種方式宣告方法，Pizza類名明永遠都不會在被直接引用，繼承和方法覆蓋都可以完美的工作。
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class Pizza(object): def __init__(self, radius, height): self.radius = radius self.height = height @staticmethod def compute_area(radius): return math.pi * (radius ** 2) @classmethod def compute_volume(cls, height, radius): return height * cls.compute_area(radius) def get_volume(self): return self.compute_volume(self.height, self.radius) |
抽象方法
抽象方法是定義在基類中的一種方法，它沒有提供任何實現，類似於Java中介面(Interface)裡面的方法。
在Python中實現抽象方法最簡單地方式是：
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class Pizza(object): def get_radius(self): raise NotImplementedError |
任何繼承自_Pizza的類必須覆蓋實現方法get_radius，否則會丟擲異常。
這種抽象方法的實現有它的弊端，如果你寫一個類繼承Pizza，但是忘記實現get_radius，異常只有在你真正使用的時候才會丟擲來。
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>>> Pizza() <__main__.Pizza object at 0x7fb747353d90> >>> Pizza().get_radius() Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> File "<stdin>", line 3, in get_radius NotImplementedError |
還有一種方式可以讓錯誤更早的觸發，使用Python提供的abc模組，物件被初始化之後就可以丟擲異常：
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import abc class BasePizza(object): __metaclass__ = abc.ABCMeta @abc.abstractmethod def get_radius(self): """Method that should do something.""" |
使用abc後，當你嘗試初始化BasePizza或者任何子類的時候立馬就會得到一個TypeError，而無需等到真正呼叫get_radius的時候才發現異常。
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>>> BasePizza() Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> TypeError: Can't instantiate abstract class BasePizza with abstract methods get_radius |
混合靜態方法、類方法、抽象方法
當你開始構建類和繼承結構時，混合使用這些裝飾器的時候到了，所以這裡列出了一些技巧。
記住，宣告一個抽象的方法，不會固定方法的原型，這就意味著雖然你必須實現它，但是我可以用任何引數列表來實現：
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import abc class BasePizza(object): __metaclass__ = abc.ABCMeta @abc.abstractmethod def get_ingredients(self): """Returns the ingredient list.""" class Calzone(BasePizza): def get_ingredients(self, with_egg=False): egg = Egg() if with_egg else None return self.ingredients + egg |
這樣是允許的，因為Calzone滿足BasePizza物件所定義的介面需求。同樣我們也可以用一個類方法或靜態方法來實現：
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import abc class BasePizza(object): __metaclass__ = abc.ABCMeta @abc.abstractmethod def get_ingredients(self): """Returns the ingredient list.""" class DietPizza(BasePizza): @staticmethod def get_ingredients(): return None |
這同樣是正確的,因為它遵循抽象類BasePizza設定的契約。事實上get_ingredients方法並不需要知道返回結果是什麼，結果是實現細節，不是契約條件。
因此，你不能強制抽象方法的實現是一個常規方法、或者是類方法還是靜態方法，也沒什麼可爭論的。從Python3開始（在Python2中不能如你期待的執行，見issue5867），在abstractmethod方法上面使用@staticmethod和@classmethod裝飾器成為可能。
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import abc class BasePizza(object): __metaclass__ = abc.ABCMeta ingredient = ['cheese'] @classmethod @abc.abstractmethod def get_ingredients(cls): """Returns the ingredient list.""" return cls.ingredients |
別誤會了，如果你認為它會強制子類作為一個類方法來實現get_ingredients那你就錯了，它僅僅表示你實現的get_ingredients在BasePizza中是一個類方法。
可以在抽象方法中做程式碼的實現？沒錯，Python與Java介面中的方法相反，你可以在抽象方法編寫實現程式碼通過super()來呼叫它。（譯註：在Java8中，介面也提供的預設方法，允許在介面中寫方法的實現）
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import abc class BasePizza(object): __metaclass__ = abc.ABCMeta default_ingredients = ['cheese'] @classmethod @abc.abstractmethod def get_ingredients(cls): """Returns the ingredient list.""" return cls.default_ingredients class DietPizza(BasePizza): def get_ingredients(self): return ['egg'] + super(DietPizza, self).get_ingredients() |
這個例子中，你構建的每個pizza都通過繼承BasePizza的方式，你不得不覆蓋get_ingredients方法，但是能夠使用預設機制通過super()來獲取ingredient列表。
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