簡述Python類中的 __init__、__new__、__call__ 方法

劉志軍發表於2019-03-04
Python

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__ 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()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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