方法在Python中是如何工作的
方法就是一個(gè)函數(shù)，它作為一個(gè)類(lèi)屬性而存在，你可以用如下方式來(lái)聲明、訪問(wèn)一個(gè)函數(shù)：
?
>>> class Pizza(object):
... def __init__(self, size):
... self.size = size
... def get_size(self):
... return self.size
...
>>> Pizza.get_size
Python在告訴你，屬性_get_size是類(lèi)Pizza的一個(gè)未綁定方法。這是什么意思呢？很快我們就會(huì)知道答案：
?
>>> Pizza.get_size()
Traceback (most recent call last):
File "
", line 1, in
TypeError: unbound method get_size() must be called with Pizza instance as first argument (got nothing instead)
我們不能這么調(diào)用，因?yàn)樗€沒(méi)有綁定到Pizza類(lèi)的任何實(shí)例上，它需要一個(gè)實(shí)例作為第一個(gè)參數(shù)傳遞進(jìn)去（Python2必須是該類(lèi)的實(shí)例，Python3中可以是任何東西），嘗試一下：
?
>>> Pizza.get_size(Pizza(42))
太棒了，現(xiàn)在用一個(gè)實(shí)例作為它的的第一個(gè)參數(shù)來(lái)調(diào)用，整個(gè)世界都清靜了，如果我說(shuō)這種調(diào)用方式還不是最方便的，你也會(huì)這么認(rèn)為的；沒(méi)錯(cuò)，現(xiàn)在每次調(diào)用這個(gè)方法的時(shí)候我們都不得不引用這個(gè)類(lèi)，如果不知道哪個(gè)類(lèi)是我們的對(duì)象，長(zhǎng)期看來(lái)這種方式是行不通的。
那么Python為我們做了什么呢，它綁定了所有來(lái)自類(lèi)_Pizza的方法以及該類(lèi)的任何一個(gè)實(shí)例的方法。也就意味著現(xiàn)在屬性get_size是Pizza的一個(gè)實(shí)例對(duì)象的綁定方法，這個(gè)方法的第一個(gè)參數(shù)就是該實(shí)例本身。
?
>>> Pizza(42).get_size
<__main__.Pizza object at 0x7f3138827910>>
>>> Pizza(42).get_size()
42
和我們預(yù)期的一樣，現(xiàn)在不再需要提供任何參數(shù)給_get_size，因?yàn)樗呀?jīng)是綁定的，它的self參數(shù)會(huì)自動(dòng)地設(shè)置給Pizza實(shí)例，下面代碼是最好的證明：
?
>>> m = Pizza(42).get_size
>>> m()
42
更有甚者，你都沒(méi)必要使用持有Pizza對(duì)象的引用了，因?yàn)樵摲椒ㄒ呀?jīng)綁定到了這個(gè)對(duì)象，所以這個(gè)方法對(duì)它自己來(lái)說(shuō)是已經(jīng)足夠了。
也許，如果你想知道這個(gè)綁定的方法是綁定在哪個(gè)對(duì)象上，下面這種手段就能得知：
?
>>> m = Pizza(42).get_size
>>> m.__self__
<__main__.Pizza object at 0x7f3138827910>
>>>
# You could guess, look at this:
...
>>> m == m.__self__.get_size
True
顯然，該對(duì)象仍然有一個(gè)引用存在，只要你愿意你還是可以把它找回來(lái)。
在Python3中，依附在類(lèi)上的函數(shù)不再當(dāng)作是未綁定的方法，而是把它當(dāng)作一個(gè)簡(jiǎn)單地函數(shù)，如果有必要它會(huì)綁定到一個(gè)對(duì)象身上去，原則依然和Python2保持一致，但是模塊更簡(jiǎn)潔：
?
>>> class Pizza(object):
... def __init__(self, size):
... self.size = size
... def get_size(self):
... return self.size
...
>>> Pizza.get_size
靜態(tài)方法
靜態(tài)方法是一類(lèi)特殊的方法，有時(shí)你可能需要寫(xiě)一個(gè)屬于這個(gè)類(lèi)的方法，但是這些代碼完全不會(huì)使用到實(shí)例對(duì)象本身，例如：
?
class Pizza(object):
@staticmethod
def mix_ingredients(x, y):
return x + y
def cook(self):
return self.mix_ingredients(self.cheese, self.vegetables)
這個(gè)例子中，如果把_mix_ingredients作為非靜態(tài)方法同樣可以運(yùn)行，但是它要提供self參數(shù)，而這個(gè)參數(shù)在方法中根本不會(huì)被使用到。這里的@staticmethod裝飾器可以給我們帶來(lái)一些好處：
??? Python不再需要為Pizza對(duì)象實(shí)例初始化一個(gè)綁定方法，綁定方法同樣是對(duì)象，但是創(chuàng)建他們需要成本，而靜態(tài)方法就可以避免這些。
?
>>> Pizza().cook is Pizza().cook
False
>>> Pizza().mix_ingredients is Pizza.mix_ingredients
True
>>> Pizza().mix_ingredients is Pizza().mix_ingredients
True
??? 可讀性更好的代碼，看到@staticmethod我們就知道這個(gè)方法并不需要依賴(lài)對(duì)象本身的狀態(tài)。
??? 可以在子類(lèi)中被覆蓋，如果是把mix_ingredients作為模塊的頂層函數(shù)，那么繼承自Pizza的子類(lèi)就沒(méi)法改變pizza的mix_ingredients了如果不覆蓋cook的話(huà)。
類(lèi)方法
話(huà)雖如此，什么是類(lèi)方法呢？類(lèi)方法不是綁定到對(duì)象上，而是綁定在類(lèi)上的方法。
?
>>> class Pizza(object):
... radius = 42
... @classmethod
... def get_radius(cls):
... return cls.radius
...
>>>
>>> Pizza.get_radius
>
>>> Pizza().get_radius
>
>>> Pizza.get_radius is Pizza().get_radius
True
>>> Pizza.get_radius()
42
無(wú)論你用哪種方式訪問(wèn)這個(gè)方法，它總是綁定到了這個(gè)類(lèi)身上，它的第一個(gè)參數(shù)是這個(gè)類(lèi)本身（記住：類(lèi)也是對(duì)象）。
什么時(shí)候使用這種方法呢？類(lèi)方法通常在以下兩種場(chǎng)景是非常有用的：
??? 工廠方法：它用于創(chuàng)建類(lèi)的實(shí)例，例如一些預(yù)處理。如果使用@staticmethod代替，那我們不得不硬編碼Pizza類(lèi)名在函數(shù)中，這使得任何繼承Pizza的類(lèi)都不能使用我們這個(gè)工廠方法給它自己用。
?
class Pizza(object):
def __init__(self, ingredients):
self.ingredients = ingredients
@classmethod
def from_fridge(cls, fridge):
return cls(fridge.get_cheese() + fridge.get_vegetables())
??? 調(diào)用靜態(tài)類(lèi)：如果你把一個(gè)靜態(tài)方法拆分成多個(gè)靜態(tài)方法，除非你使用類(lèi)方法，否則你還是得硬編碼類(lèi)名。使用這種方式聲明方法，Pizza類(lèi)名明永遠(yuǎn)都不會(huì)在被直接引用，繼承和方法覆蓋都可以完美的工作。
?
class Pizza(object):
def __init__(self, radius, height):
self.radius = radius
self.height = height
@staticmethod
def compute_area(radius):
return math.pi * (radius ** 2)
@classmethod
def compute_volume(cls, height, radius):
return height * cls.compute_area(radius)
def get_volume(self):
return self.compute_volume(self.height, self.radius)
抽象方法
抽象方法是定義在基類(lèi)中的一種方法，它沒(méi)有提供任何實(shí)現(xiàn)，類(lèi)似于Java中接口(Interface)里面的方法。
在Python中實(shí)現(xiàn)抽象方法最簡(jiǎn)單地方式是：
?
class Pizza(object):
def get_radius(self):
raise NotImplementedError
任何繼承自_Pizza的類(lèi)必須覆蓋實(shí)現(xiàn)方法get_radius，否則會(huì)拋出異常。
這種抽象方法的實(shí)現(xiàn)有它的弊端，如果你寫(xiě)一個(gè)類(lèi)繼承Pizza，但是忘記實(shí)現(xiàn)get_radius，異常只有在你真正使用的時(shí)候才會(huì)拋出來(lái)。
?
>>> Pizza()
<__main__.Pizza object at 0x7fb747353d90>
>>> Pizza().get_radius()
Traceback (most recent call last):
File "
", line 1, in
File "
", line 3, in get_radius
NotImplementedError
還有一種方式可以讓錯(cuò)誤更早的觸發(fā)，使用Python提供的abc模塊，對(duì)象被初始化之后就可以?huà)伋霎惓＃?
?
import abc
class BasePizza(object):
__metaclass__ = abc.ABCMeta
@abc.abstractmethod
def get_radius(self):
"""Method that should do something."""
使用abc后，當(dāng)你嘗試初始化BasePizza或者任何子類(lèi)的時(shí)候立馬就會(huì)得到一個(gè)TypeError，而無(wú)需等到真正調(diào)用get_radius的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)異常。
?
>>> BasePizza()
Traceback (most recent call last):
File "
", line 1, in
TypeError: Can't instantiate abstract class BasePizza with abstract methods get_radius
混合靜態(tài)方法、類(lèi)方法、抽象方法
當(dāng)你開(kāi)始構(gòu)建類(lèi)和繼承結(jié)構(gòu)時(shí)，混合使用這些裝飾器的時(shí)候到了，所以這里列出了一些技巧。
記住，聲明一個(gè)抽象的方法，不會(huì)固定方法的原型，這就意味著雖然你必須實(shí)現(xiàn)它，但是我可以用任何參數(shù)列表來(lái)實(shí)現(xiàn)：
?
import abc
class BasePizza(object):
__metaclass__ = abc.ABCMeta
@abc.abstractmethod
def get_ingredients(self):
"""Returns the ingredient list."""
class Calzone(BasePizza):
def get_ingredients(self, with_egg=False):
egg = Egg() if with_egg else None
return self.ingredients + egg
這樣是允許的，因?yàn)镃alzone滿(mǎn)足BasePizza對(duì)象所定義的接口需求。同樣我們也可以用一個(gè)類(lèi)方法或靜態(tài)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)：
?
import abc
class BasePizza(object):
__metaclass__ = abc.ABCMeta
@abc.abstractmethod
def get_ingredients(self):
"""Returns the ingredient list."""
class DietPizza(BasePizza):
@staticmethod
def get_ingredients():
return None
這同樣是正確的,因?yàn)樗裱橄箢?lèi)BasePizza設(shè)定的契約。事實(shí)上get_ingredients方法并不需要知道返回結(jié)果是什么，結(jié)果是實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，不是契約條件。
因此，你不能強(qiáng)制抽象方法的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)常規(guī)方法、或者是類(lèi)方法還是靜態(tài)方法，也沒(méi)什么可爭(zhēng)論的。從Python3開(kāi)始（在Python2中不能如你期待的運(yùn)行，見(jiàn)issue5867），在abstractmethod方法上面使用@staticmethod和@classmethod裝飾器成為可能。
?
import abc
class BasePizza(object):
__metaclass__ = abc.ABCMeta
ingredient = ['cheese']
@classmethod
@abc.abstractmethod
def get_ingredients(cls):
"""Returns the ingredient list."""
return cls.ingredients
別誤會(huì)了，如果你認(rèn)為它會(huì)強(qiáng)制子類(lèi)作為一個(gè)類(lèi)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)get_ingredients那你就錯(cuò)了，它僅僅表示你實(shí)現(xiàn)的get_ingredients在BasePizza中是一個(gè)類(lèi)方法。
可以在抽象方法中做代碼的實(shí)現(xiàn)？沒(méi)錯(cuò)，Python與Java接口中的方法相反，你可以在抽象方法編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)代碼通過(guò)super()來(lái)調(diào)用它。（譯注：在Java8中，接口也提供的默認(rèn)方法，允許在接口中寫(xiě)方法的實(shí)現(xiàn)）
?
import abc
class BasePizza(object):
__metaclass__ = abc.ABCMeta
default_ingredients = ['cheese']
@classmethod
@abc.abstractmethod
def get_ingredients(cls):
"""Returns the ingredient list."""
return cls.default_ingredients
class DietPizza(BasePizza):
def get_ingredients(self):
return ['egg'] + super(DietPizza, self).get_ingredients()
這個(gè)例子中，你構(gòu)建的每個(gè)pizza都通過(guò)繼承BasePizza的方式，你不得不覆蓋get_ingredients方法，但是能夠使用默認(rèn)機(jī)制通過(guò)super()來(lái)獲取ingredient列表。
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