在本教程中，我將幫助解開(kāi)類(lèi)方法、靜態(tài)方法和常規(guī)實(shí)例方法背后的秘密。

如果您對(duì)它們之間的差異有了直觀(guān)的理解，您將能夠編寫(xiě)面向?qū)ο蟮腜ython，它可以更清楚地傳達(dá)其意圖，并且從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看更易于維護(hù)。

實(shí)例，類(lèi)，靜態(tài)方法-概述

讓我們從編寫(xiě)一個(gè)（Python 3）類(lèi)開(kāi)始，該類(lèi)包含所有三種方法類(lèi)型的簡(jiǎn)單示例：

class MyClass:     def method(self):         return 'instance method called', self     @classmethod     def classmethod(cls):         return 'class method called', cls     @staticmethod     def staticmethod():         return 'static method called'

注意：對(duì)于Python 2用戶(hù)：@staticmethod和@classmethod修飾符從Python 2.4開(kāi)始就可以使用了，這個(gè)示例將起作用照原樣。您可以選擇使用class MyClass(object):語(yǔ)法聲明從object繼承的新樣式類(lèi)，而不是使用普通的class MyClass:聲明。除此之外，您還可以繼續(xù)使用

實(shí)例方法

MyClass調(diào)用的第一個(gè)方法method是常規(guī)實(shí)例方法。這是您大多數(shù)時(shí)候會(huì)使用的基本，簡(jiǎn)潔的方法類(lèi)型。您可以看到該方法self帶有一個(gè)參數(shù)，它指向MyClass該方法何時(shí)被調(diào)用的實(shí)例（但當(dāng)然實(shí)例方法可以接受多個(gè)參數(shù)）。

通過(guò)該self參數(shù)，實(shí)例方法可以自由訪(fǎng)問(wèn)同一對(duì)象上的屬性和其他方法。在修改對(duì)象的狀態(tài)時(shí)，這賦予了他們很多功能。

實(shí)例方法不僅可以修改對(duì)象狀態(tài)，而且還可以通過(guò)self.__class__屬性訪(fǎng)問(wèn)類(lèi)本身。這意味著實(shí)例方法也可以修改類(lèi)狀態(tài)。

類(lèi)方法

讓我們將其與第二種方法進(jìn)行比較MyClass.classmethod。我用@classmethod裝飾器標(biāo)記了此方法，以將其標(biāo)記為類(lèi)方法。

當(dāng)self調(diào)用方法時(shí)，類(lèi)方法不接受參數(shù)，而是采用cls指向類(lèi)的參數(shù)，而不是對(duì)象實(shí)例。

因?yàn)轭?lèi)方法只能訪(fǎng)問(wèn)此cls參數(shù)，所以它不能修改對(duì)象實(shí)例狀態(tài)。那將需要訪(fǎng)問(wèn)self。但是，類(lèi)方法仍然可以修改適用于該類(lèi)所有實(shí)例的類(lèi)狀態(tài)。

靜態(tài)方法

第三種方法，MyClass.staticmethod被標(biāo)記為一個(gè)@staticmethod裝飾器，以將其標(biāo)記為一個(gè)靜態(tài)方法。

這種類(lèi)型的方法既不接受self也不接受cls參數(shù)（當(dāng)然它可以自由接受任意數(shù)量的其他參數(shù)）。

因此靜態(tài)方法既不能修改對(duì)象狀態(tài)，也不能修改類(lèi)狀態(tài)。靜態(tài)方法在它們可以訪(fǎng)問(wèn)的數(shù)據(jù)方面受到限制，它們主要是為方法命名命名空間的一種方法。

讓我們看看他們的行動(dòng)！

我知道到目前為止，這一討論還只是理論上的。而且，我相信您必須對(duì)這些方法類(lèi)型在實(shí)踐中的差異有一個(gè)直觀(guān)的了解?，F(xiàn)在，我們將討論一些具體示例。

讓我們看一下這些方法在調(diào)用時(shí)的行為。我們將從創(chuàng)建該類(lèi)的實(shí)例開(kāi)始，然后在其上調(diào)用三個(gè)不同的方法。

MyClass 的設(shè)置方式是，每個(gè)方法的實(shí)現(xiàn)都返回一個(gè)元組，其中包含供我們跟蹤發(fā)生了什么的信息以及該方法可以訪(fǎng)問(wèn)的類(lèi)或?qū)ο蟮哪男┎糠帧?/span>

當(dāng)我們調(diào)用實(shí)例方法時(shí)，會(huì)發(fā)生以下情況：

>>> obj = MyClass() >>> obj.method() ('instance method called', <MyClass instance at 0x10205d190>)

這證實(shí)了method（實(shí)例方法）可以<MyClass instance>通過(guò)self參數(shù)訪(fǎng)問(wèn)對(duì)象實(shí)例（打印為）。

調(diào)用該方法時(shí)，Python會(huì)將self參數(shù)替換為實(shí)例對(duì)象obj。我們可以忽略點(diǎn)調(diào)用語(yǔ)法（obj.method()）的語(yǔ)法糖，并手動(dòng)傳遞實(shí)例對(duì)象以獲得相同的結(jié)果：

>>> MyClass.method(obj) ('instance method called', <MyClass instance at 0x10205d190>)

您能猜出如果不先創(chuàng)建實(shí)例就嘗試調(diào)用該方法會(huì)發(fā)生什么情況嗎？

順便說(shuō)一句，實(shí)例方法還可以通過(guò)屬性訪(fǎng)問(wèn)類(lèi)本身self.__class__。這使實(shí)例方法在訪(fǎng)問(wèn)限制方面功能強(qiáng)大-它們可以修改對(duì)象實(shí)例和類(lèi)本身的狀態(tài)。

接下來(lái)讓我們嘗試類(lèi)方法：

>>> obj.classmethod() ('class method called', <class MyClass at 0x101a2f4c8>)

調(diào)用classmethod()顯示了它無(wú)權(quán)訪(fǎng)問(wèn)該<MyClass instance>對(duì)象，而只能訪(fǎng)問(wèn)<class MyClass>代表該類(lèi)本身的對(duì)象（Python中的所有內(nèi)容都是一個(gè)對(duì)象，甚至是類(lèi)本身）。

請(qǐng)注意，當(dāng)我們調(diào)用時(shí)，Python如何自動(dòng)將類(lèi)作為第一個(gè)參數(shù)傳遞給函數(shù)MyClass.classmethod()。通過(guò)點(diǎn)語(yǔ)法在Python中調(diào)用方法會(huì)觸發(fā)此行為。self實(shí)例方法上的參數(shù)以相同的方式工作。

請(qǐng)注意，命名這些參數(shù)self而cls僅僅是一個(gè)慣例。你可以很容易地為它們命名the_object和the_class和得到同樣的結(jié)果。重要的是它們?cè)谠摲椒ǖ膮?shù)列表中排在第一位。

現(xiàn)在該調(diào)用靜態(tài)方法了：

>>> obj.staticmethod() 'static method called'

您是否看到我們?nèi)绾握{(diào)用staticmethod()對(duì)象并能夠成功完成調(diào)用？當(dāng)一些開(kāi)發(fā)人員得知可以在對(duì)象實(shí)例上調(diào)用靜態(tài)方法時(shí)，他們會(huì)感到驚訝。

在幕后，Python只是通過(guò)使用點(diǎn)語(yǔ)法調(diào)用靜態(tài)方法時(shí)不傳遞self或cls參數(shù)來(lái)簡(jiǎn)單地強(qiáng)制執(zhí)行訪(fǎng)問(wèn)限制。

這證實(shí)了靜態(tài)方法既不能訪(fǎng)問(wèn)對(duì)象實(shí)例狀態(tài)也不能訪(fǎng)問(wèn)類(lèi)狀態(tài)。它們像常規(guī)函數(shù)一樣工作，但屬于類(lèi)（和每個(gè)實(shí)例的）名稱(chēng)空間。

現(xiàn)在，讓我們看看嘗試在類(lèi)本身上調(diào)用這些方法時(shí)發(fā)生的情況-無(wú)需事先創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例：

>>> MyClass.classmethod() ('class method called', <class MyClass at 0x101a2f4c8>) >>> MyClass.staticmethod() 'static method called' >>> MyClass.method() TypeError: unbound method method() must         be called with MyClass instance as first      argument (got nothing instead)

我們能夠調(diào)用classmethod()并staticmethod()很好，但是嘗試調(diào)用實(shí)例方法method()失敗，并帶有TypeError。

這是可以預(yù)期的-這次我們沒(méi)有創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例，而是嘗試直接在類(lèi)藍(lán)圖本身上調(diào)用實(shí)例函數(shù)。這意味著Python無(wú)法填充self參數(shù)，因此調(diào)用失敗。

這應(yīng)該使這三種方法類(lèi)型之間的區(qū)別更加清晰。但是我不會(huì)再這樣了。在接下來(lái)的兩節(jié)中，我將介紹兩個(gè)更實(shí)際的示例，說(shuō)明何時(shí)使用這些特殊方法類(lèi)型。

我將基于這個(gè)簡(jiǎn)單的Pizza類(lèi)來(lái)舉例：

class Pizza:     def __init__(self, ingredients):         self.ingredients = ingredients     def __repr__(self):         return f'Pizza({self.ingredients!r})'

>>> Pizza(['cheese', 'tomatoes']) Pizza(['cheese', 'tomatoes'])

注意：此代碼示例以及本教程中的后續(xù)代碼示例使用Python 3.6 f-strings構(gòu)造由返回的字符串__repr__。在Python 2和3.6之前的Python 3版本上，您將使用不同的字符串格式表達(dá)式，例如：

def __repr__(self):     return 'Pizza(%r)' % self.ingredients

美味比薩餅工廠(chǎng)與@classmethod

如果你在現(xiàn)實(shí)世界中接觸過(guò)比薩餅，你會(huì)知道有許多美味的變化可用：

Pizza(['mozzarella', 'tomatoes'])
Pizza(['mozzarella', 'tomatoes', 'ham', 'mushrooms'])
Pizza(['mozzarella'] * 4)

意大利人幾個(gè)世紀(jì)前就想出了他們的比薩餅分類(lèi)法，所以這些美味的比薩餅都有自己的名字。我們最好利用這個(gè)優(yōu)勢(shì)，為Pizza類(lèi)的用戶(hù)提供一個(gè)更好的界面來(lái)創(chuàng)建他們想要的pizza對(duì)象。

一個(gè)好的、干凈的方法是使用類(lèi)方法作為工廠(chǎng)函數(shù)來(lái)創(chuàng)建不同種類(lèi)的pizza：

class Pizza:
    def __init__(self, ingredients):
        self.ingredients = ingredients

    def __repr__(self):
        return f'Pizza({self.ingredients!r})'

    @classmethod
    def margherita(cls):
        return cls(['mozzarella', 'tomatoes'])

    @classmethod
    def prosciutto(cls):
        return cls(['mozzarella', 'tomatoes', 'ham'])

注意我是如何使用在margherita和prosciutto工廠(chǎng)方法中使用cls參數(shù)，而不是直接調(diào)用Pizza構(gòu)造函數(shù)。

這是一個(gè)技巧，您可以用來(lái)遵循“不要重蹈覆轍”（DRY）的原則。如果我們決定在某個(gè)時(shí)候重命名該類(lèi)，則不必記住在所有類(lèi)方法工廠(chǎng)函數(shù)中都更新構(gòu)造函數(shù)名稱(chēng)。

現(xiàn)在，我們可以用這些工廠(chǎng)方法做什么？讓我們?cè)囉靡幌拢?/span>

>>> Pizza.margherita()
Pizza(['mozzarella', 'tomatoes'])

>>> Pizza.prosciutto()
Pizza(['mozzarella', 'tomatoes', 'ham'])

正如您所看到的，我們可以使用工廠(chǎng)函數(shù)創(chuàng)建新的Pizza對(duì)象，這些對(duì)象按照我們想要的方式配置。它們都在內(nèi)部使用相同的__init__構(gòu)造函數(shù)，只是為記住所有不同的成分提供了一個(gè)快捷方式。

另一種看待類(lèi)方法用法的方法是，它們?cè)试S您為類(lèi)定義替代構(gòu)造函數(shù)。

Python只允許每個(gè)類(lèi)使用一個(gè)__init__方法。使用類(lèi)方法可以根據(jù)需要添加任意多的可選構(gòu)造函數(shù)。這可以使類(lèi)的接口自文檔化（在一定程度上），并簡(jiǎn)化它們的使用。

什么時(shí)候使用靜態(tài)方法

import math

class Pizza:
    def __init__(self, radius, ingredients):
        self.radius = radius
        self.ingredients = ingredients

    def __repr__(self):
        return (f'Pizza({self.radius!r}, '
                f'{self.ingredients!r})')

    def area(self):
        return self.circle_area(self.radius)

    @staticmethod
    def circle_area(r):
        return r ** 2 * math.pi

>>> p = Pizza(4, ['mozzarella', 'tomatoes'])
>>> p
Pizza(4, ['mozzarella', 'tomatoes'])
>>> p.area()
50.26548245743669
>>> Pizza.circle_area(4)
50.26548245743669