详解Python中的__init__和__new__

一、__init__ 方法是什么?

使用Python写过面向对象的代码的同学,可能对 __init__ 方法已经非常熟悉了,__init__ 方法通常用在初始化一个类实例的时候。例如:

这样便是__init__最普通的用法了。但__init__其实不是实例化一个类的时候第一个被调用 的方法。当使用 Persion(name, age) 这样的表达式来实例化一个类时,最先被调用的方法 其实是 __new__ 方法。

二、__new__ 方法是什么?

__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。

执行结果:

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:

1.p = Person(name, age)
2.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),
3.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:
1.__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。
2.__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__?

三、__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。

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:

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。

四、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。

输出结果:

可以看到obj1和obj2是同一个实例。

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