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详解Python中的__init__和__new__(静态方法)

一、init 方法是什么?

使用Python写过面向对象的代码的同学,可能对 init 方法已经非常熟悉了,init 方法通常用在初始化一个类实例的时候。例如:

 #-*- coding: utf-8 -*-
 
class Person(object):
    """Silly Person"""
 
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
 
    def __str__(self):
        return '<Person: %s(%s)>' % (self.name, self.age)
 
if __name__ == '__main__':
    piglei = Person('piglei', 24)
    print piglei
复制代码

这样便是__init__最普通的用法了。但__init__其实不是实例化一个类的时候第一个被调用 的方法。 当使用 Persion(name, age) 这样的表达式来实例化一个类时,最先被调用的方法 其实是 new 方法。

一、init 方法是什么?

使用Python写过面向对象的代码的同学,可能对 init 方法已经非常熟悉了,init 方法通常用在初始化一个类实例的时候。例如:

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 #-*- coding: utf-8 -*-
 
class Person(object):
    """Silly Person"""
 
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
 
    def __str__(self):
        return '<Person: %s(%s)>' % (self.name, self.age)
 
if __name__ == '__main__':
    piglei = Person('piglei', 24)
    print piglei
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这样便是__init__最普通的用法了。但__init__其实不是实例化一个类的时候第一个被调用 的方法。 当使用 Persion(name, age) 这样的表达式来实例化一个类时,最先被调用的方法 其实是 new 方法。

二、new 方法是什么? __new__方法接受的参数虽然也是和__init__一样,但__init__是在类实例创建之后调用,而 __new__方法正是创建这个类实例的方法。

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# -*- coding: utf-8 -*-
 
class Person(object):
    """Silly Person"""
 
    def __new__(cls, name, age):
        print '__new__ called.'
        return super(Person, cls).__new__(cls, name, age)
 
    def __init__(self, name, age):
        print '__init__ called.'
        self.name = name
        self.age = age
 
    def __str__(self):
        return '<Person: %s(%s)>' % (self.name, self.age)
 
if __name__ == '__main__':
    piglei = Person('piglei', 24)
    print piglei
复制代码

执行结果:

piglei@macbook-pro:blog$ python new_and_init.py
__new__ called.
__init__ called.
<Person: piglei(24)>
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通过运行这段代码,我们可以看到,__new__方法的调用是发生在__init__之前的。其实当 你实例化一个类的时候,具体的执行逻辑是这样的:

  • p = Person(name, age)
  • 首先执行使用name和age参数来执行Person类的__new__方法,这个__new__方法会 返回Person类的一个实例(通常情况下是使用 super(Persion, cls).new(cls, … …) 这样的方式),
  • 然后利用这个实例来调用类的__init__方法,上一步里面__new__产生的实例也就是 __init__里面的的 self 所以,initnew 最主要的区别在于:
    • init 通常用于初始化一个新实例,控制这个初始化的过程,比如添加一些属性, 做一些额外的操作,发生在类实例被创建完以后。它是实例级别的方法。
    • new 通常用于控制生成一个新实例的过程。它是类级别的方法。 但是说了这么多,new__最通常的用法是什么呢,我们什么时候需要__new

三、new 的作用

依照Python官方文档的说法,__new__方法主要是当你继承一些不可变的class时(比如int, str, tuple), 提供给你一个自定义这些类的实例化过程的途径。还有就是实现自定义的metaclass。 首先我们来看一下第一个功能,具体我们可以用int来作为一个例子:

假如我们需要一个永远都是正数的整数类型,通过集成int,我们可能会写出这样的代码。

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class PositiveInteger(int):
    def __init__(self, value):
        super(PositiveInteger, self).__init__(self, abs(value))
 
i = PositiveInteger(-3)
print i
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但运行后会发现,结果根本不是我们想的那样,我们任然得到了-3。这是因为对于int这种 不可变的对象,我们只有重载它的__new__方法才能起到自定义的作用。 这是修改后的代码:

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class PositiveInteger(int):
    def __new__(cls, value):
        return super(PositiveInteger, cls).__new__(cls, abs(value))
 
i = PositiveInteger(-3)
print i
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通过重载__new__方法,我们实现了需要的功能。 另外一个作用,关于自定义metaclass。其实我最早接触__new__的时候,就是因为需要自定义 metaclass,但鉴于篇幅原因,我们下次再来讲python中的metaclass和__new__的关系。

四、用__new__来实现单例

事实上,当我们理解了__new__方法后,我们还可以利用它来做一些其他有趣的事情,比如实现 设计模式中的 单例模式(singleton) 。 因为类每一次实例化后产生的过程都是通过__new__来控制的,所以通过重载__new__方法,我们 可以很简单的实现单例模式。

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class Singleton(object):
    def __new__(cls):
        # 关键在于这,每一次实例化的时候,我们都只会返回这同一个instance对象
        if not hasattr(cls, 'instance'):
            cls.instance = super(Singleton, cls).__new__(cls)
        return cls.instance
 
obj1 = Singleton()
obj2 = Singleton()
 
obj1.attr1 = 'value1'
print obj1.attr1, obj2.attr1
print obj1 is obj2
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输出结果:

value1 value1
True
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可以看到obj1和obj2是同一个实例。

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class A(object):
    def __init__(self):
        print "init"
    def __new__(cls,*args, **kwargs):
        print "new %s"%cls
        return object.__new__(cls, *args, **kwargs)
 
A()
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输出:

new <class '__main__.A'>
init
复制代码

知识点:

继承自object的新式类才有__new__

  • __new__至少要有一个参数cls,代表要实例化的类,此参数在实例化时由Python解释器自动提供

  • __new__必须要有返回值,返回实例化出来的实例,这点在自己实现__new__时要特别注意,可以return父类__new__出来的实例,或者直接是object的__new__出来的实例

  • __init__有一个参数self,就是这个__new__返回的实例,__init__在__new__的基础上可以完成一些其它初始化的动作,__init__不需要返回值

若__new__没有正确返回当前类cls的实例,那__init__是不会被调用的,即使是父类的实例也不行

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class A(object):
    pass
 
class B(A):
    def __init__(self):
        print "init"
    def __new__(cls,*args, **kwargs):
        print "new %s"%cls
        return object.__new__(A, *args, **kwargs)
 
b=B()
print type(b)
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输出:

new <class '__main__.B'>
<class '__main__.A'>
复制代码
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