实例解析Python中的new特殊方法

程序员文章站 2023-11-04 22:48:58

__new__ 方法是什么？如果将类比喻为工厂，那么__init__()方法则是该工厂的生产工人，__init__()方法接受的初始化参数则是生产所需原料，__ini...

__new__ 方法是什么？
如果将类比喻为工厂，那么__init__()方法则是该工厂的生产工人，__init__()方法接受的初始化参数则是生产所需原料，__init__()方法会按照方法中的语句负责将原料加工成实例以供工厂出货。而 __new__()则是生产部经理，__new__()方法可以决定是否将原料提供给该生产部工人，同时它还决定着出货产品是否为该生产部的产品，因为这名经理可以借该工厂的名义向客户出售完全不是该工厂的产品。
__new__()方法的特性：
1.__new__()方法是在类准备将自身实例化时调用。
2.__new__()方法始终都是类的静态方法，即使没有被加上静态方法装饰器。
类的实例化和它的构造方法通常都是这个样子：

class MyClass(object):
  def __init__(self, *args, **kwargs):
    ...
# 实例化
myclass = MyClass(*args, **kwargs)

正如以上所示，一个类可以有多个位置参数和多个命名参数，而在实例化开始之后，在调用 __init__()方法之前，Python首先调用__new__()方法：

def __new__(cls, *args, **kwargs):
  ...

第一个参数cls是当前正在实例化的类。
如果要得到当前类的实例，应当在当前类中的__new__()方法语句中调用当前类的父类的__new__()方法。
例如，如果当前类是直接继承自object，那当前类的__new__()方法返回的对象应该为：

def __new__(cls, *args, **kwargs):
  ...
  return object.__new__(cls)

（注意：
事实上如果（新式）类中没有重写__new__()方法，即在定义新式类时没有重新定义__new__()时，Python默认是调用该类的直接父类的__new__()方法来构造该类的实例，如果该类的父类也没有重写 __new__()，那么将一直按此规矩追溯至object的__new__()方法，因为object是所有新式类的基类。）

__new__方法接受的参数虽然也是和__init__一样，但__init__是在类实例创建之后调用，而 __new__方法正是创建这个类实例的方法。

# -*- 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

执行结果：

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

通过运行这段代码，我们可以看到，__new__方法的调用是发生在__init__之前的。其实当你实例化一个类的时候，具体的执行逻辑是这样的：

p = Person(name, age)

首先执行使用name和age参数来执行Person类的__new__方法，这个__new__方法会返回Person类的一个实例（通常情况下是使用 super(Persion, cls).__new__(cls, ... ...) 这样的方式），
然后利用这个实例来调用类的__init__方法，上一步里面__new__产生的实例也就是 __init__里面的的 self
所以，__init__ 和 __new__ 最主要的区别在于：

__init__ 通常用于初始化一个新实例，控制这个初始化的过程，比如添加一些属性，做一些额外的操作，发生在类实例被创建完以后。它是实例级别的方法。
__new__ 通常用于控制生成一个新实例的过程。它是类级别的方法。
但是说了这么多，__new__最通常的用法是什么呢，我们什么时候需要__new__？

__new__ 的作用
依照Python官方文档的说法，__new__方法主要是当你继承一些不可变的class时(比如int, str, tuple)，提供给你一个自定义这些类的实例化过程的途径。还有就是实现自定义的metaclass。

首先我们来看一下第一个功能，具体我们可以用int来作为一个例子：

假如我们需要一个永远都是正数的整数类型，通过集成int，我们可能会写出这样的代码。

class PositiveInteger(int):
  def __init__(self, value):
    super(PositiveInteger, self).__init__(self, abs(value))

i = PositiveInteger(-3)
print i

但运行后会发现，结果根本不是我们想的那样，我们任然得到了-3。这是因为对于int这种不可变的对象，我们只有重载它的__new__方法才能起到自定义的作用。

这是修改后的代码：

class PositiveInteger(int):
  def __new__(cls, value):
    return super(PositiveInteger, cls).__new__(cls, abs(value))

i = PositiveInteger(-3)
print i

通过重载__new__方法，我们实现了需要的功能。

另外一个作用，关于自定义metaclass。其实我最早接触__new__的时候，就是因为需要自定义 metaclass，但鉴于篇幅原因，我们下次再来讲python中的metaclass和__new__的关系。

用__new__来实现单例
事实上，当我们理解了__new__方法后，我们还可以利用它来做一些其他有趣的事情，比如实现设计模式中的单例模式(singleton) 。

因为类每一次实例化后产生的过程都是通过__new__来控制的，所以通过重载__new__方法，我们可以很简单的实现单例模式。

class Singleton(object):
  def __new__(cls):
    # 关键在于这，每一次实例化的时候，我们都只会返回这同一个instance对象
    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

输出结果：

value1 value1
True

可以看到obj1和obj2是同一个实例。

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