python-静态方法和类方法及其使用场景

静态方法和类方法

静态方法

我们在类中定义的方法都是对象方法，也就是说这些方法都是发送给对象的消息。实际上，我们写在类中的方法并不需要都是对象方法，例如我们定义一个“三角形”类，通过传入三条边长来构造三角形，并提供计算周长和面积的方法，但是传入的三条边长未必能构造出三角形对象，因此我们可以先写一个方法来验证三条边长是否可以构成三角形，这个方法很显然就不是对象方法，因为在调用这个方法时三角形对象尚未创建出来（因为都不知道三条边能不能构成三角形），所以这个方法是属于三角形类而并不属于三角形对象的。我们可以使用静态方法来解决这类问题，代码如下所示。

from math import sqrt


class Triangle(object):

    def __init__(self, a, b, c):
        self._a = a
        self._b = b
        self._c = c

    @staticmethod
    def is_valid(a, b, c):
        return a + b > c and b + c > a and a + c > b

    def perimeter(self):
        return self._a + self._b + self._c

    def area(self):
        half = self.perimeter() / 2
        return sqrt(half * (half - self._a) *
                    (half - self._b) * (half - self._c))


def main():
    a, b, c = 3, 4, 5
    # 静态方法和类方法都是通过给类发消息来调用的
    if Triangle.is_valid(a, b, c):
        t = Triangle(a, b, c)
        print(t.perimeter())
        # 也可以通过给类发消息来调用对象方法但是要传入接收消息的对象作为参数
        # print(Triangle.perimeter(t))
        print(t.area())
        # print(Triangle.area(t))
    else:
        print('无法构成三角形.')


if __name__ == '__main__':
    main()

类方法

和静态方法比较类似，Python还可以在类中定义类方法，类方法的第一个参数约定名为cls，它代表的是当前类相关的信息的对象（类本身也是一个对象，有的地方也称之为类的元数据对象），通过这个参数我们可以获取和类相关的信息并且可以创建出类的对象，代码如下所示。

from time import time, localtime, sleep


class Clock(object):
    """数字时钟"""

    def __init__(self, hour=0, minute=0, second=0):
        self._hour = hour
        self._minute = minute
        self._second = second

    @classmethod
    def now(cls):
        ctime = localtime(time())
        return cls(ctime.tm_hour, ctime.tm_min, ctime.tm_sec)

    def run(self):
        """走字"""
        self._second += 1
        if self._second == 60:
            self._second = 0
            self._minute += 1
            if self._minute == 60:
                self._minute = 0
                self._hour += 1
                if self._hour == 24:
                    self._hour = 0

    def show(self):
        """显示时间"""
        return '%02d:%02d:%02d' % 
               (self._hour, self._minute, self._second)


def main():
    # 通过类方法创建对象并获取系统时间
    clock = Clock.now()
    while True:
        print(clock.show())
        sleep(1)
        clock.run()


if __name__ == '__main__':
    main()

静态方法、类方法使用区别或者说使用场景

1、类方法用在模拟java定义多个构造函数的情况。

由于python类中只能有一个初始化方法，不能按照不同的情况初始化类。
参考django https://docs.djangoproject.com/en/1.9/ref/models/instances/ 请看下面的代码。

# coding:utf-8


class Book(object):

    def __init__(self, title):
        self.title = title

    @classmethod
    def create(cls, title):
        book = cls(title=title)
        return book

book1 = Book("python")
book2 = Book.create("python and django")
print(book1.title)
print(book2.title)

特别说明，静态方法也可以实现上面功能，当静态方法每次都要写上类的名字，不方便。

2、类中静态方法方法调用静态方法的情况。

下面的代码，静态方法调用另一个静态方法，如果改用类方法调用静态方法，可以让cls代替类，
让代码看起来精简一些。也防止类名修改了，不用在类定义中修改原来的类名。

# coding:utf-8


class Foo(object):
    X = 1
    Y = 2

    @staticmethod
    def averag(*mixes):
        return sum(mixes) / len(mixes)

    @staticmethod
    def static_method():
        return Foo.averag(Foo.X, Foo.Y)

    @classmethod
    def class_method(cls):
        return cls.averag(cls.X, cls.Y)

foo = Foo()
print(foo.static_method())
print(foo.class_method())

3、继承类中的区别

从下面代码可以看出，如果子类继承父类的方法，子类覆盖了父类的静态方法，
子类的实例继承了父类的static_method静态方法，调用该方法，还是调用的父类的方法和类属性。
子类的实例继承了父类的class_method类方法，调用该方法，调用的是子类的方法和子类的类属性。

# coding:utf-8


class Foo(object):
    X = 1
    Y = 2

    @staticmethod
    def averag(*mixes):
        return sum(mixes) / len(mixes)

    @staticmethod
    def static_method():
        return Foo.averag(Foo.X, Foo.Y)

    @classmethod
    def class_method(cls):
        return cls.averag(cls.X, cls.Y)


class Son(Foo):
    X = 3
    Y = 5

    @staticmethod
    def averag(*mixes):
        return sum(mixes) / 3

p = Son()
print(p.static_method())
print(p.class_method())
# 1.5
# 2.6666666666666665