簡述Python類中的 __init__、__new__、__call__ 方法

劉志軍發表於2019-03-04

任何事物都有一個從建立,被使用,再到消亡的過程,在程式語言物件導向程式設計模型中,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____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()複製程式碼

輸出

__new__
__init__複製程式碼

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複製程式碼

輸出:

__new__ 
<__main__.A object at 0x1007a95f8>
__init__ 
<__main__.A object at 0x1007a95f8>複製程式碼

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,因為例項物件都沒建立出來,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__()複製程式碼

__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複製程式碼

這段程式碼出自 github.com/bottlepy/bo…

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複製程式碼

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__複製程式碼

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複製程式碼

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。

同步發表於:foofish.net/magic-metho…

公眾號:python之禪
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