Python札记5：__init__函数和__new__函数
目前仍有较多的初学者，或者从其他语言转Python的朋友认为__init__函数就是Python中类的构造函数，其实是不对的。
Python 2的早期，确实是没有__new__函数的，但那是很多年前的事情了，现在的Python 2和Python 3中，类实例的创建过程均遵循先调用__new__函数构造类实例，然后调用__init__函数对实例进行初始化。
先new再init
看一个简单的例子：
class Sample(object):
def __new__(cls):
print("Sample.__new__ called")
return super().__new__(cls)
def __init__(self):
print("Sample.__init__ called")
s = Sample()
上面的代码会输出：
Sample.__new__ called
Sample.__init__ called
即Python解释器会先调用__new__函数再调用__init__函数。
无new不init
上面代码中__new__函数中调用了父类(object类)的__new__函数，父类的__new__函数会创建并返回一个cls类，也就是Sample类的实例对象。Sample类的__new__函数继续返回这个对象。接着这个实例对象被传入__init__函数，用于初始化该对象中的一些成员。过程如下图所示：
注意：__new__是静态函数，__init__是实例函数。
如果，__new__函数不返回实例对象，那么__init__函数就不会被调用：
class Sample(object):
def __new__(cls):
print("Sample.__new__ called")
# return super().__new__(cls)
def __init__(self):
print("Sample.__init__ called")
s = Sample()
print(s)
上面的代码会输出：
Sample.__new__ called
None
也就是说，__new__函数不返回实例对象，那就无法创建类实例。
自定义__new__函数的返回值
如果我们把代码改成这样：
class Sample(object):
def __new__(cls):
print("Sample.__new__ called")
return 666
def __init__(self):
print("Sample.__init__ called")
s = Sample()
print(s)
输出：
Sample.__new__ called
666
可以看到，__new__函数决定了我们最终创建的是什么类型的对象。这里Sample.__init__函数没有被调用，因为666是一个int类型的实例，调用的是int.__init__函数，这个函数不会输出任何信息。当然，我们还可以返回其他类型的对象，所以__new__函数给我们带来了很多灵活性。
另外还有一点需要注意，Python规定__init__函数只能返回None，否则会引起TypeError：
class Sample(object):
def __new__(cls):
print("Sample.__new__ called")
return super().__new__(cls)
def __init__(self):
print("Sample.__init__ called")
return 1
s = Sample()
输出：
Sample.__new__ called
Sample.__init__ called
Traceback (most recent call last):
File "main.py", line 11, in
s = Sample()
TypeError: __init__() should return None, not 'int'
单例模式(Singleton)
重写__new__函数可以带给我们很多灵活性，例如实现单例模式，例如在游戏中同一时刻只允许出现一个大Boss，只有Boss被打死之后，才能新召唤一个Boss：
class Boss(object):
_instance = None
def __new__(cls):
print("Sample.__new__ called")
if cls._instance is None:
cls._instance = super().__init__(cls)
return cls._instance
def __init__(self):
print("Sample.__init__ called")
boss1 = Boss()
boss2 = Boss()
print(id(boss1)) # 140620000188688
print(id(boss2)) # 140620000188688
可以看到boss1和boss2都指向同一个实例。
工厂模式(Factory)
上面我们看到，我们可以自定义__new__函数的返回值，那么我们可以使用这个特性，实现工厂模式。同样以游戏为例，我们需要一个兵工厂来给我们生产各种类型的战士，例如地精、萨满祭司等等：
class Soldier(object):
def __init__(self):
pass
def attack(self):
pass
def retreat(self):
print("Retreat!!!")
class Goblin(Soldier):
""" 地精 """
def __init__(self):
pass
def attack(self):
print("Goblins are attacking!!!")
class Shaman(Soldier):
""" 萨满 """
def __init__(self):
pass
def attack(self):
print("Shamans are attacking!!!")
class SoldierFactory(object):
# 兵工厂能够生产的战士类型
soldiers = {'goblin': Goblin, 'shaman': Shaman}
def __new__(cls, name):
if name in cls.soldiers.keys():
return cls.soldiers[name]()
return None
goblin1 = SoldierFactory("goblin")
goblin2 = SoldierFactory("goblin")
shaman1 = SoldierFactory("shaman")
shaman2 = SoldierFactory("shaman")
goblin1.attack() # Goblins are attacking!!!
goblin2.attack() # Goblins are attacking!!!
shaman1.attack() # Shamans are attacking!!!
shaman2.attack() # Shamans are attacking!!!
goblin1.retreat() # Retreat!!!
goblin2.retreat() # Retreat!!!
shaman1.retreat() # Retreat!!!
shaman2.retreat() # Retreat!!!
以上就是关于始化函数__init__和构造函数__new__的一些简介。
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