简述 __init__、__new__、__call__ 方法

By liuzhijun, 2017-07-12, 分类: Python技术

python

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____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

__init__方法负责对象的初始化,系统执行该方法前,其实该对象已经存在了,要不然初始化什么东西呢?先看例子:

# class A(object): python2 必须显示地继承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):  # 可以定义任意参数
        print('__call__ ')

A()

输出

__new__
__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:

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

输出:

__new__ 
<__main__.A object at 0x1007a95f8>
__init__ 
<__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:

def __init__(self, a, b):
    self.a = a
    self.b = b
    super(A, self).__init__()

另外,__init__方法中除了self之外定义的参数,都将与__new__方法中除cls参数之外的参数是必须保持一致或者等效。

class B:
    def __init__(self, *args, **kwargs):
        print("init", args, kwargs)

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        print("new", args, kwargs)
        return super().__new__(cls)

B(1, 2, 3)

# 输出

new (1, 2, 3) {}
init (1, 2, 3) {}

__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。

class BaseController(object):
    _singleton = None
    def __new__(cls, *a, **k):
        if not cls._singleton:
            cls._singleton = object.__new__(cls, *a, **k)
        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:

a = A()
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:

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:

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

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。


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