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就憑這3點(diǎn)，可以完全理解Python的類(lèi)方法與靜態(tài)方法

在Python語(yǔ)言中有如下3種方法：

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  • 成員方法
  • 類(lèi)方法(classmethod)
  • 靜態(tài)方法(staticmethod)

可能很多同學(xué)不清楚這3種方法，尤其是后兩類(lèi)方法到底有什么不同。為此，本文將對(duì)這3種方法做一次敲骨瀝髓的深度剖析。

先說(shuō)一下這3種方法的差異，了解差異后，就自然了解他們的區(qū)別了。

這3種方法有如下3點(diǎn)差異：

  • 方法定義
  • 調(diào)用方式
  • 方法歸屬

1. 方法定義

這3種方法在定義上有如下2點(diǎn)不同。

(1)是否使用裝飾器

成員方法不需要使用任何裝飾器，直接使用def關(guān)鍵字定義方法即可，代碼如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. def method(self, a, b, c): 
    2. 
  
  
  
  
  2.     pass 
    3.

類(lèi)方法必須使用@classmethod裝飾器修飾，代碼如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. @classmethod 
    2. 
  
  
  
  
  2. def method(cls, a, b, c): 
    3. 
  
  
  
  
  3.     pass 
    4.

靜態(tài)方法必須使用@staticmethod裝飾器修飾，代碼如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. @staticmethod 
    2. 
  
  
  
  
  2. def method(a, b, c): 
    3. 
  
  
  
  
  3.     pass 
    4.

(2)參數(shù)不同

成員方法與類(lèi)方法，除正常的方法參數(shù)外，都必須多加一個(gè)參數(shù)，這個(gè)參數(shù)必須是方法的第1個(gè)參數(shù)。參數(shù)可以是任意名，但通常成員方法的第1個(gè)參數(shù)名是self，類(lèi)方法的第1個(gè)參數(shù)名是cls。而靜態(tài)方法不需要加額外的參數(shù)。見(jiàn)前面代碼中的method方法。

self和cls分別表示類(lèi)實(shí)例和類(lèi)本身，這一點(diǎn)在后面會(huì)詳細(xì)介紹。

下面看一個(gè)完整定義這3種方法的代碼：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. class MyClass(object): 
    2. 
  
  
  
  
  2.     # 成員方法    
    3. 
  
  
  
  
  3.     def foo(self, x): 
    4. 
  
  
  
  
  4.         print("executing foo(%s, %s)" % (self, x)) 
    5. 
  
  
  
  
  5.     # 類(lèi)方法 
    6. 
  
  
  
  
  6.     @classmethod 
    7. 
  
  
  
  
  7.     def class_foo(cls, x): 
    8. 
  
  
  
  
  8.         print("executing class_foo(%s, %s)" % (cls, x)) 
    9. 
  
  
  
  
  9.     # 靜態(tài)方法  
    10. 
  
  
  
  
  10.     @staticmethod 
    11. 
  
  
  
  
  11.     def static_foo(x): 
    12. 
  
  
  
  
  12.         print("executing static_foo(%s)" % x) 
    13.

2. 調(diào)用方式

(1)調(diào)用成員方法

成員方法只能通過(guò)類(lèi)實(shí)例調(diào)用，代碼如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. my = MyClass() 
    2. 
  
  
  
  
  2.  
    3. 
  
  
  
  
  3. my.foo(20) 
    4.

在定義成員方法時(shí)，第一個(gè)參數(shù)是表示類(lèi)實(shí)例的self，這個(gè)參數(shù)并不需要在調(diào)用時(shí)顯式指定，而是由Python運(yùn)行時(shí)自動(dòng)處理。對(duì)于上面的調(diào)用代碼，Python運(yùn)行時(shí)會(huì)自動(dòng)將表示MyClass實(shí)例的my傳入foo方法。所以my就是foo方法中第一個(gè)參數(shù)self的值。通過(guò)self，在方法內(nèi)部可以引用MyClass實(shí)例的其他成員。

執(zhí)行這段代碼，會(huì)輸出如下內(nèi)容。很明顯，self是一個(gè)對(duì)象，首地址是0x7f7f1003df70

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. executing foo(<__main__.MyClass object at 0x7f7f1003df70>, 20) 
    2.

(2)調(diào)用類(lèi)方法

類(lèi)方法可以通過(guò)類(lèi)實(shí)例調(diào)用，也可以直接通過(guò)類(lèi)本身調(diào)用，代碼如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. my = MyClass() 
    2. 
  
  
  
  
  2. # 通過(guò)類(lèi)實(shí)例調(diào)用 
    3. 
  
  
  
  
  3. my.class_foo(20) 
    4. 
  
  
  
  
  4. # 通過(guò)類(lèi)本身調(diào)用 
    5. 
  
  
  
  
  5. MyClass.class_foo(20) 
    6.

執(zhí)行這段代碼，會(huì)輸出如下內(nèi)容：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. executing class_foo(, 20) 
    2. 
  
  
  
  
  2. executing class_foo(, 20) 
    3.

很明顯，class_foo方法的cls參數(shù)不再是類(lèi)的實(shí)例(因?yàn)闆](méi)有對(duì)象地址)，而是MyClass類(lèi)本身。所以不管使用哪一種方式調(diào)用類(lèi)方法，傳入class_foo方法第1個(gè)參數(shù)的值都是類(lèi)本身。所以通過(guò)類(lèi)方法，可以獲取類(lèi)的靜態(tài)資源，與直接引用MyClass是一樣的。

(3)調(diào)用靜態(tài)方法

調(diào)用靜態(tài)方法與調(diào)用類(lèi)方法一樣，都可以通過(guò)類(lèi)實(shí)例或類(lèi)本身調(diào)用，從這一點(diǎn)看不出來(lái)哪一個(gè)是類(lèi)方法，哪一個(gè)是靜態(tài)方法，代碼如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. my = MyClass() 
    2. 
  
  
  
  
  2. MyClass.static_foo(20) 
    3. 
  
  
  
  
  3. my.static_foo('hello') 
    4.

執(zhí)行這段代碼，會(huì)輸出如下內(nèi)容：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. executing static_foo(20) 
    2. 
  
  
  
  
  2. executing static_foo(hello) 
    3.

由于在定義靜態(tài)方法時(shí)并沒(méi)有指定任何額外的參數(shù)，所以靜態(tài)方法并沒(méi)有與類(lèi)或類(lèi)實(shí)例綁定，當(dāng)然，在靜態(tài)方法中，仍然可以通過(guò)MyClass引用類(lèi)中的靜態(tài)成員。

3. 方法歸屬

方法歸屬是這3種方法的重要區(qū)別，可以分別將這3種方法作為屬性輸出，看看是什么結(jié)果。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. my = MyClass()) 
    2. 
  
  
  
  
  2. # 輸出成員方法 
    3. 
  
  
  
  
  3. print(my.foo) 
    4. 
  
  
  
  
  4. # 輸出類(lèi)方法 
    5. 
  
  
  
  
  5. print(my.class_foo) 
    6. 
  
  
  
  
  6. # 輸出靜態(tài)方法 
    7. 
  
  
  
  
  7. print(my.static_foo) 
    8.

執(zhí)行這段代碼，會(huì)輸出如下內(nèi)容：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. > 
    2. 
  
  
  
  
  2. > 
    3. 
  
  
  
  
  3.  
    4.

從輸出結(jié)果可以看到，成員方法綁定到了類(lèi)實(shí)例中(該方法屬于類(lèi)實(shí)例)，類(lèi)方法與類(lèi)本身綁定，而靜態(tài)方法就是一個(gè)獨(dú)立的對(duì)象(因?yàn)橛袑?duì)象首地址)，不屬于任何類(lèi)或?qū)嵗?/p>

從以上3個(gè)方法我們已經(jīng)可以得出classmethod方法與staticmethod的區(qū)別，下面總結(jié)一下：

4. 總結(jié)

(1)共同點(diǎn)

classmethod方法與staticmethod方法的共同點(diǎn)只有一個(gè)，就是調(diào)用時(shí)，既可以使用類(lèi)實(shí)例，也可以直接用類(lèi)本身調(diào)用。所以從調(diào)用上，根本分不出是類(lèi)方法，還是靜態(tài)方法。

(2)差異

類(lèi)方法顧名思義，是與類(lèi)綁定的，相當(dāng)于下面的調(diào)用方式：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. def process(cls, x): 
    2. 
  
  
  
  
  2.     print(cls,x) 
    3. 
  
  
  
  
  3. MyClass.process = process 
    4. 
  
  
  
  
  4. # 調(diào)用process方法時(shí)直接傳入了MyClass 
    5. 
  
  
  
  
  5. MyClass.process(MyClass, 20) 
    6.

只是類(lèi)方法在調(diào)用時(shí)自動(dòng)傳入了MyClass，而上面的代碼是顯式傳入MyClass的，但最終效果是完全一樣的。

而靜態(tài)方法其實(shí)就是一個(gè)寄居蟹，完全不屬于它的宿主。只是寄居在類(lèi)中。換句話(huà)說(shuō)，直接將靜態(tài)方法從類(lèi)中移出來(lái)作為獨(dú)立的函數(shù)，完全不需要修改一行代碼就可以直接運(yùn)行。因?yàn)殪o態(tài)方法不會(huì)訪問(wèn)類(lèi)中的任何成員，當(dāng)然，可能訪問(wèn)類(lèi)的靜態(tài)成員，但也是使用類(lèi)本身(如MyClass)，這種訪問(wèn)方式，獨(dú)立的函數(shù)同樣可以。

其實(shí)Python提供靜態(tài)方法倒不是非常必要，不過(guò)Java就很有必要了。由于Python支持獨(dú)立的函數(shù)形式，所以不使用靜態(tài)方法，也可以使用獨(dú)立的函數(shù)。通常獨(dú)立的函數(shù)可以全局訪問(wèn)(在一個(gè)模塊訪問(wèn)另外一個(gè)模塊中的函數(shù))。而Java是純面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，并不支持獨(dú)立函數(shù)。所以為了實(shí)現(xiàn)這種全局調(diào)用的效果，Java類(lèi)提供了靜態(tài)方法，可以通過(guò)MyClass.process(...)的形式在其他類(lèi)訪問(wèn)MyClass中的process方法。

不過(guò)Python中的靜態(tài)方法到是有一個(gè)作用，就是分組。如果模塊中有大量的獨(dú)立函數(shù)，而且這些獨(dú)立函數(shù)的功能可能完全不同，就顯得比較亂，所以通常的做法是將這些獨(dú)立函數(shù)作為Python類(lèi)的靜態(tài)方法，將同一類(lèi)型的獨(dú)立函數(shù)放到一個(gè)類(lèi)中，這樣就會(huì)讓整個(gè)代碼結(jié)構(gòu)顯得更有調(diào)理。就像將文件存放在硬盤(pán)上一樣，如果將所有的文件都放在一個(gè)目錄中，找文件會(huì)很費(fèi)勁。所以需要將同一類(lèi)文件放到特定的目錄中，這樣看起來(lái)目錄結(jié)構(gòu)更清晰。所以靜態(tài)方法與Python類(lèi)，就相當(dāng)于文件與目錄的關(guān)系，主要就是起到分類(lèi)的作用。

(3)使用場(chǎng)景

如果只是描述類(lèi)的一般的動(dòng)作，而且類(lèi)的不同實(shí)例，動(dòng)作的表現(xiàn)可能還不同，那么就用成員方法，例如，move(移動(dòng))、fly(飛)、getAge(如不同Person類(lèi)的實(shí)例，可能年齡是不同的)等。

類(lèi)方法與靜態(tài)方法大多數(shù)時(shí)候可以互換，但如果想讓方法保持獨(dú)立，應(yīng)該使用靜態(tài)方法，因?yàn)殪o態(tài)方法不需要多余的參數(shù)接收類(lèi)或類(lèi)實(shí)例。

本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)「極客起源」，可以通過(guò)以下二維碼關(guān)注。轉(zhuǎn)載本文請(qǐng)聯(lián)系極客起源公眾號(hào)。


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