詳解Python中的__init__和__new__

原文出處: for-in

一、__init__ 方法是什么?

使用Python寫過面向對象的代碼的同學,可能對 init 方法已經非常熟悉了,init 方法通常用在初始化一個類實例的時候。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

這樣便是__init__最普通的用法了。但__init__其實不是實例化一個類的時候第一個被調用 的方法。當使用 Persion(name, age) 這樣的表達式來實例化一個類時,最先被調用的方法 其實是 __new__方法。

二、new 方法是什么?

__new__方法接受的參數雖然也是和__init__一樣,但__init__是在類實例創建之后調用,而 __new__方法正是創建這個類實例的方法。

# -*- 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

執行結果:

piglei@macbook-pro:blog$ python new_and_init.py
__new__ called.
__init__ called.
<Person: piglei(24)>

通過運行這段代碼,我們可以看到,__new__方法的調用是發生在__init__之前的。其實當 你實例化一個類的時候,具體的執行邏輯是這樣的:

1.p = Person(name, age)
2.首先執行使用name和age參數來執行Person類的__new__方法,這個__new__方法會 返回Person類的一個實例(通常情況下是使用 super(Persion, cls).__new__(cls, … …) 這樣的方式),
3.然后利用這個實例來調用類的init方法,上一步里面new產生的實例也就是 __init__里面的的 self
所以,__init____new__ 最主要的區別在于:
1.__init__通常用于初始化一個新實例,控制這個初始化的過程,比如添加一些屬性, 做一些額外的操作,發生在類實例被創建完以后。它是實例級別的方法。
2.__new__通常用于控制生成一個新實例的過程。它是類級別的方法。
但是說了這么多,__new__最通常的用法是什么呢,我們什么時候需要__new__

三、__new__ 的作用

依照Python官方文檔的說法,new方法主要是當你繼承一些不可變的class時(比如int, str, tuple), 提供給你一個自定義這些類的實例化過程的途徑。還有就是實現自定義的metaclass。
首先我們來看一下第一個功能,具體我們可以用int來作為一個例子:
假如我們需要一個永遠都是正數的整數類型,通過集成int,我們可能會寫出這樣的代碼。

class PositiveInteger(int):
    def __init__(self, value):
        super(PositiveInteger, self).__init__(self, abs(value))
 
i = PositiveInteger(-3)
print i

但運行后會發現,結果根本不是我們想的那樣,我們任然得到了-3。這是因為對于int這種 不可變的對象,我們只有重載它的__new__方法才能起到自定義的作用。
這是修改后的代碼:

class PositiveInteger(int):
    def __new__(cls, value):
        return super(PositiveInteger, cls).__new__(cls, abs(value))
 
i = PositiveInteger(-3)
print i

通過重載new方法,我們實現了需要的功能。
另外一個作用,關于自定義metaclass。其實我最早接觸new的時候,就是因為需要自定義 metaclass,但鑒于篇幅原因,我們下次再來講python中的metaclass和new的關系。

四、用__new__來實現單例

事實上,當我們理解了__new__方法后,我們還可以利用它來做一些其他有趣的事情,比如實現 設計模式中的 單例模式(singleton) 。
因為類每一次實例化后產生的過程都是通過__new__來控制的,所以通過重載__new__方法,我們 可以很簡單的實現單例模式。

class Singleton(object):
    def __new__(cls):
        # 關鍵在于這,每一次實例化的時候,我們都只會返回這同一個instance對象
        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

輸出結果:

value1 value1
True

可以看到obj1和obj2是同一個實例。

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