真假構(gòu)造函數(shù)

如果你去面試Python工程師的崗位，面試官問你，請問Python當(dāng)中的類的構(gòu)造函數(shù)是什么?

你不假思索，當(dāng)然是__init__啦!如果你這么回答，很有可能你就和offer無緣了。因?yàn)樵赑ython當(dāng)中__init__并不是構(gòu)造函數(shù)，__new__才是。是不是有點(diǎn)蒙，多西得(日語：為什么)?我們不是一直將__init__方法當(dāng)做構(gòu)造函數(shù)來用的嗎?怎么又冒出來一個__new__，如果__new__才是構(gòu)造函數(shù)，那么為什么我們創(chuàng)建類的時候從來不用它呢?

別著急，我們慢慢來看。首先我們回顧一下__init__的用法，我們隨便寫一段代碼：

classStudent:

def__init__(self,name,gender):

self.name=name

self.gender=gender

我們一直都是這么用的，對不對，毫無問題。但是我們換一個問題，我們在Python當(dāng)中怎么實(shí)現(xiàn)單例(Singleton)的設(shè)計模式呢?怎么樣實(shí)現(xiàn)工廠呢?

從這個問題出發(fā)，你會發(fā)現(xiàn)只使用__init__函數(shù)是不可能完成的，因?yàn)開_init__并不是構(gòu)造函數(shù)，它只是初始化方法。也就是說在調(diào)用__init__之前，我們的實(shí)例就已經(jīng)被創(chuàng)建好了，__init__只是為這個實(shí)例賦上了一些值。如果我們把創(chuàng)建實(shí)例的過程比喻成做一個蛋糕，__init__方法并不是烘焙蛋糕的，只是點(diǎn)綴蛋糕的。那么顯然，在點(diǎn)綴之前必須先烘焙出一個蛋糕來才行，那么這個烘焙蛋糕的函數(shù)就是__new__。

__new__函數(shù)

我們來看下__new__這個函數(shù)的定義，我們在使用Python面向?qū)ο蟮臅r候，一般都不會重構(gòu)這個函數(shù)，而是使用Python提供的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，Python默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)的邏輯大概是這樣的：

def__new__(cls,*args,**kwargs):

returnsuper().__new__(cls,*args,**kwargs)

從代碼可以看得出來，函數(shù)當(dāng)中基本上什么也沒做，就原封不動地調(diào)用了父類的構(gòu)造函數(shù)。這里隱藏著Python當(dāng)中類的創(chuàng)建邏輯，是根據(jù)繼承關(guān)系一級一級創(chuàng)建的。根據(jù)邏輯關(guān)系，我們可以知道，當(dāng)我們創(chuàng)建一個實(shí)例的時候，實(shí)際上是先調(diào)用的__new__函數(shù)創(chuàng)建實(shí)例，然后再調(diào)用__init__對實(shí)例進(jìn)行的初始化。我們可以簡單做個實(shí)驗(yàn)：

classTest:

def__new__(cls):

print('__new__')

returnobject().__new__(cls)

def__init__(self):

print('__init__')

當(dāng)我們創(chuàng)建Test這個類的時候，通過輸出的順序就可以知道Python內(nèi)部的調(diào)用順序。

從結(jié)果上來看，和我們的推測完全一樣。

單例模式

那么我們重載__new__函數(shù)可以做什么呢?一般都是用來完成__init__無法完成的事情，比如前面說的單例模式，通過__new__函數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)。我們來簡單實(shí)現(xiàn)一下：

classSingletonObject:

def__new__(cls,*args,**kwargs):

ifnothasattr(SingletonObject,"_instance"):

SingletonObject._instance=object.__new__(cls)

returnSingletonObject._instance

def__init__(self):

pass

當(dāng)然，如果是在并發(fā)場景當(dāng)中使用，還需要加上線程鎖防止并發(fā)問題，但邏輯是一樣的。

除了可以實(shí)現(xiàn)一些功能之外，還可以控制實(shí)例的創(chuàng)建。因?yàn)镻ython當(dāng)中是先調(diào)用的__new__再調(diào)用的__init__，所以如果當(dāng)調(diào)用__new__的時候返回了None，那么最后得到的結(jié)果也是None。通過這個特性，我們可以控制類的創(chuàng)建。比如設(shè)置條件，只有在滿足條件的時候才能正確創(chuàng)建實(shí)例，否則會返回一個None。

比如我們想要創(chuàng)建一個類，它是一個int，但是不能為0值，我們就可以利用__new__的這個特性來實(shí)現(xiàn)：

classNonZero(int):

def__new__(cls,value):

returnsuper().__new__(cls,value)ifvalue!=0elseNone

那么當(dāng)我們用0值來創(chuàng)建它的時候就會得到一個None，而不是一個實(shí)例。

工廠模式

理解了__new__函數(shù)的特性之后，我們就可以靈活運(yùn)用了。我們可以用它來實(shí)現(xiàn)許多其他的設(shè)計模式，比如大名鼎鼎經(jīng)常使用的工廠模式。

所謂的工廠模式是指通過一個接口，根據(jù)參數(shù)的取值來創(chuàng)建不同的實(shí)例。創(chuàng)建過程的邏輯對外封閉，用戶不必關(guān)系實(shí)現(xiàn)的邏輯。就好比一個工廠可以生產(chǎn)多種零件，用戶并不關(guān)心生產(chǎn)的過程，只需要告知需要零件的種類。也因此稱為工廠模式。

比如說我們來創(chuàng)建一系列游戲的類：

classLast_of_us:

defplay(self):

print('theLastOfUsisreallyfunny')

classUncharted:

defplay(self):

print('theUnchartedisreallyfunny')

classPSGame:

defplay(self):

print('PShasmanygames')

然后這個時候我們希望可以通過一個接口根據(jù)參數(shù)的不同返回不同的游戲，如果不通過__new__，這段邏輯就只能寫成函數(shù)而不能通過面向?qū)ο髞韺?shí)現(xiàn)。通過重載__new__我們就可以很方便地用參數(shù)來獲取不同類的實(shí)例：

classGameFactory:

games={'last_of_us':Last_Of_us,'uncharted':Uncharted}

def__new__(cls,name):

ifnameincls.games:

returncls.games[name]()

else:

returnPSGame()

uncharted=GameFactory('uncharted')

last_of_us=GameFactory('last_of_us')

總結(jié)

相信看到這里，關(guān)于__new__這個函數(shù)的用法應(yīng)該都能理解了。一般情況下我們是用不到這個函數(shù)的，只會在一些特殊的場景下使用。雖然如此，我們學(xué)會它并不只是用來實(shí)現(xiàn)設(shè)計模式，更重要的是可以加深我們對于Python面向?qū)ο蟮睦斫狻?/p>

以上內(nèi)容為大家介紹了Python之__init__和__new__的區(qū)別是什么，希望對大家有所幫助，如果想要了解更多Python相關(guān)知識，請關(guān)注IT培訓(xùn)機(jī)構(gòu):千鋒教育。