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简析 __init__、__new__、__call__ 方法

定义一个类时,大家用得最多的就是 __init__ 方法,而 __new__ 和 __call__ 使用得比较少,这篇文章试图帮助大家把这3个方法的正确使用方式和应用场景分别解释一下。

作者:刘志军|2017-07-14 08:14

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简析 __init__、__new__、__call__ 方法

题图:Photo by Jeremy Perkins on Unsplash

任何事物都有一个从创建,被使用,再到消亡的过程,在程序语言面向对象编程模型中,对象也有相似的命运:创建、初始化、使用、垃圾回收,不同的阶段由不同的方法(角色)负责执行。

定义一个类时,大家用得最多的就是 __init__ 方法,而 __new__ 和 __call__ 使用得比较少,这篇文章试图帮助大家把这3个方法的正确使用方式和应用场景分别解释一下。

关于 Python 新式类和老式类在这篇文章不做过多讨论,因为老式类是 Python2 中的概念,现在基本没人再会去用老式类,新式类必须显示地继承 object,而 Python3 中,只有新式类,默认继承了 object,无需显示指定,本文代码都是基于 Python3 来讨论。

__init__方法

  1. # class A(object): python2 必须显示地继承object 
  2. class A: 
  3.     def __init__(self): 
  4.         print("__init__ ") 
  5.         super(A, self).__init__() 
  6.  
  7.     def __new__(cls): 
  8.         print("__new__ ") 
  9.         return super(A, cls).__new__(cls) 
  10.  
  11.     def __call__(self):  # 可以定义任意参数 
  12.         print('__call__ ') 
  13.  
  14. A() 

输出

  1. __new__ 
  2. __init__ 

从输出结果来看, __new__方法先被调用,返回一个实例对象,接着 __init__ 被调用。 __call__方法并没有被调用,这个我们放到最后说,先来说说前面两个方法,稍微改写成:

  1. def __init__(self): 
  2.     print("__init__ ") 
  3.     print(self) 
  4.     super(A, self).__init__() 
  5.  
  6. def __new__(cls): 
  7.     print("__new__ ") 
  8.     self = super(A, cls).__new__(cls) 
  9.     print(self) 
  10.     return self 

输出:

  1. __new__  
  2. <__main__.A object at 0x1007a95f8> 
  3. __init__  
  4. <__main__.A object at 0x1007a95f8> 

从输出结果来看,__new__ 方法的返回值就是类的实例对象,这个实例对象会传递给 __init__ 方法中定义的 self 参数,以便实例对象可以被正确地初始化。

如果 __new__ 方法不返回值(或者说返回 None)那么 __init__ 将不会得到调用,这个也说得通,因为实例对象都没创建出来,调用 init 也没什么意义,此外,Python 还规定,__init__ 只能返回 None 值,否则报错,这个留给大家去试。

__init__方法可以用来做一些初始化工作,比如给实例对象的状态进行初始化:

  1. def __init__(self, a, b): 
  2.     self.a = a 
  3.     self.b = b 
  4.     super(A, self).__init__() 

__new__ 方法

一般我们不会去重写该方法,除非你确切知道怎么做,什么时候你会去关心它呢,它作为构造函数用于创建对象,是一个工厂函数,专用于生产实例对象。著名的设计模式之一,单例模式,就可以通过此方法来实现。在自己写框架级的代码时,可能你会用到它,我们也可以从开源代码中找到它的应用场景,例如微型 Web 框架 Bootle 就用到了。

  1. class BaseController(object): 
  2.     _singleton = None 
  3.     def __new__(cls, *a, **k): 
  4.         if not cls._singleton: 
  5.             cls._singleton = object.__new__(cls, *a, **k) 
  6.         return cls._singleton 

这段代码出自 https://github.com/bottlepy/bottle/blob/release-0.6/bottle.py

这就是通过 __new__ 方法是实现单例模式的的一种方式,如果实例对象存在了就直接返回该实例即可,如果还没有,那么就先创建一个实例,再返回。当然,实现单例模式的方法不只一种,Python之禅有说:

There should be one— and preferably only one —obvious way to do it.

用一种方法,最好是只有一种方法来做一件事

__call__ 方法

关于 __call__ 方法,不得不先提到一个概念,就是可调用对象(callable),我们平时自定义的函数、内置函数和类都属于可调用对象,但凡是可以把一对括号()应用到某个对象身上都可称之为可调用对象,判断对象是否为可调用对象可以用函数 callable

如果在类中实现了 __call__ 方法,那么实例对象也将成为一个可调用对象,我们回到最开始的那个例子:

  1. a = A() 
  2. print(callable(a))  # True 

a是实例对象,同时还是可调用对象,那么我就可以像函数一样调用它。试试:

  1. a()  # __call__ 

很神奇不是,实例对象也可以像函数一样作为可调用对象来用,那么,这个特点在什么场景用得上呢?这个要结合类的特性来说,类可以记录数据(属性),而函数不行(闭包某种意义上也可行),利用这种特性可以实现基于类的装饰器,在类里面记录状态,比如,下面这个例子用于记录函数被调用的次数:

  1. class Counter: 
  2.     def __init__(self, func): 
  3.         self.func = func 
  4.         self.count = 0 
  5.  
  6.     def __call__(self, *args, **kwargs): 
  7.         self.count += 1 
  8.         return self.func(*args, **kwargs) 
  9.  
  10. @Counter 
  11. def foo(): 
  12.     pass 
  13.  
  14. for i in range(10): 
  15.     foo() 
  16.  
  17. print(foo.count)  # 10 

在 Bottle 中也有 call 方法 的使用案例,另外,stackoverflow 也有一些关于 call 的实践例子,推荐看看,如果你的项目中,需要更加抽象化、框架代码,那么这些高级特性往往能发挥出它作用。

https://stackoverflow.com/questions/5824881/python-call-special-method-practical-example

【本文是51CTO专栏作者“刘志军”的原创文章,作者微信公众号:Python之禅(VTtalk)】

戳这里,看该作者更多好文

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