Python中备选构造函数,classmethod和staticmethod的用法

在Python官方教程中并没有提及classmethod和staticmethod这两个装饰器。学过java面向对象编程的同学可能会觉得奇怪,为什么Python提供两个这样的装饰器,而不是只提供一个?

我们先来看看classmethod,它的用法:定义操作类而不是操作实例的方法。由于classmethod改变了调用方法的方式,因此接收的第一个参数是类本身(一般叫做cls),而不是实例。classmethod可以访问类的属性,并且可以通过cls参数来创建类的实例。classmethod最常见的用途是定义备选构造函数。

什么是备选构造函数:在Python中,备选构造函数指的是类中的一个特殊方法,通常称之为__init()__方法之外的另一个初始化方法。这种方法允许你以不同的方式初始化类的实例。备选构造函数通常被用来提供更灵活的对象创建方式,或者允许从不同的数据源创建对象。

备选构造函数通常通过类方法来实现。我们直接看下面的实现代码:

# 备选构造函数
class Person:
    current_year = 2024  # 类属性
    def __init__(self, name: str, age: int):
        self.name = name
        self.age = age
    @classmethod
    def from_birth_year(cls, name: str, birth_year: int) -> 'Person':  # 第一个参数不是self,而是类本身
        age = cls.current_year - birth_year
        return cls(name, age)
person = Person('cj', 24)  # 使用init初始化构造实例
print(person.name)  # cj
print(person.age)  # 24
person = Person.from_birth_year('jay', 1999)  # 使用备选构造函数创建实例
print(person.name)  # jay
print(person.age)  # 25

注意from_birth_year最后一行使用cls创建了一个新实例,即cls(name,age)。

相比之下,staticmethod装饰器也会改变方法的调用方式,使其接收的第一个参数没什么特殊的。其实,静态方法就是普通的函数,只是正好位于类的定义体中,而不是在模块层定义。他不能访问类属性或实例属性,并且与类的其余部分无关。通常在与类有关联但不需要访问类或实例的情况下使用静态方法。

我们比较一个classmethod和staticmethod的行为

class Demo:
    @staticmethod
    def static_(*args):
        return args
    @classmethod
    def class_(*args):
        return args
print(Demo.static_())  # ()
print(Demo.static_('hello'))  # ('hello',)
print(Demo.class_())  # (,)
print(Demo.class_('hello'))  # (, 'hello')

可以看出,不管怎么调用类方法装饰的方法,它的第一个参数始终是Demo类,而静态方法装饰的方法与普通方法没啥区别。

classmethod装饰器非常有用,但是并没有出现过不得不使用staticmethod的情况。有些函数即使不直接处理类,也与类关系紧密,因此你会想把函数和类放到一起定义。对于这种情况,也可以在类的前面或后面定义函数,保持二者在同一个模块中也是可行的。至于选择哪种方式,还是请自辩。