簡述 Python 類中的 __init__、__new__、__call__ 方法

任何事物都有一個從創建，被使用，再到消亡的過程，在程序語言面向對象編程模型中，對象也有相似的命運：創建、初始化、使用、垃圾回收，不同的階段由不同的方法（角色）負責執行。

定義一個類時，大家用得最多的就是 __init__ 方法，而 __new__ 和 __call__ 使用得比較少，這篇文章試圖幫助大家把這3個方法的正確使用方式和應用場景分別解釋一下。

關於 Python 新式類和老式類在這篇文章不做過多討論，因為老式類是 Python2 中的概念，現在基本沒人再會去用老式類，新式類必須顯示地繼承 object，而 Python3 中，只有新式類，默認繼承了 object，無需顯示指定，本文代碼都是基於 Python3 來討論。

__init__方法

__init__方法負責對象的初始化，系統執行該方法前，其實該對象已經存在了，要不然初始化什么東西呢？先看例子：

# class A(object): python2 必須顯示地繼承object
class A:
    def __init__(self):
        print("__init__ ")
        super(A, self).__init__()

    def __new__(cls):
        print("__new__ ")
        return super(A, cls).__new__(cls)

    def __call__(self):  # 可以定義任意參數
        print('__call__ ')

A()

輸出

__new__
__init__

從輸出結果來看， __new__方法先被調用，返回一個實例對象，接着 __init__ 被調用。 __call__方法並沒有被調用，這個我們放到最后說，先來說說前面兩個方法，稍微改寫成：

def __init__(self):
    print("__init__ ")
    print(self)
    super(A, self).__init__()

def __new__(cls):
    print("__new__ ")
    self = super(A, cls).__new__(cls)
    print(self)
    return self

輸出：

__new__ 
<__main__.A object at 0x1007a95f8>
__init__ 
<__main__.A object at 0x1007a95f8>

從輸出結果來看，__new__ 方法的返回值就是類的實例對象，這個實例對象會傳遞給 __init__ 方法中定義的 self 參數，以便實例對象可以被正確地初始化。

如果 __new__ 方法不返回值（或者說返回 None）那么 __init__ 將不會得到調用，這個也說得通，因為實例對象都沒創建出來，調用 init 也沒什么意義，此外，Python 還規定，__init__ 只能返回 None 值，否則報錯，這個留給大家去試。

__init__方法可以用來做一些初始化工作，比如給實例對象的狀態進行初始化：

def __init__(self, a, b):
    self.a = a
    self.b = b
    super(A, self).__init__()

__new__ 方法

一般我們不會去重寫該方法，除非你確切知道怎么做，什么時候你會去關心它呢，它作為構造函數用於創建對象，是一個工廠函數，專用於生產實例對象。著名的設計模式之一，單例模式，就可以通過此方法來實現。在自己寫框架級的代碼時，可能你會用到它，我們也可以從開源代碼中找到它的應用場景，例如微型 Web 框架 Bootle 就用到了。

class BaseController(object):
    _singleton = None
    def __new__(cls, *a, **k):
        if not cls._singleton:
            cls._singleton = object.__new__(cls, *a, **k)
        return cls._singleton

這就是通過 __new__ 方法是實現單例模式的的一種方式，如果實例對象存在了就直接返回該實例即可，如果還沒有，那么就先創建一個實例，再返回。當然，實現單例模式的方法不只一種，Python之禪有說：

There should be one-- and preferably only one --obvious way to do it.
用一種方法，最好是只有一種方法來做一件事

__call__ 方法

關於 __call__ 方法，不得不先提到一個概念，就是可調用對象（callable），我們平時自定義的函數、內置函數和類都屬於可調用對象，但凡是可以把一對括號()應用到某個對象身上都可稱之為可調用對象，判斷對象是否為可調用對象可以用函數 callable

如果在類中實現了 __call__ 方法，那么實例對象也將成為一個可調用對象，我們回到最開始的那個例子：

a = A()
print(callable(a))  # True

a是實例對象，同時還是可調用對象，那么我就可以像函數一樣調用它。試試：

a()  # __call__

很神奇不是，實例對象也可以像函數一樣作為可調用對象來用，那么，這個特點在什么場景用得上呢？這個要結合類的特性來說，類可以記錄數據（屬性），而函數不行（閉包某種意義上也可行），利用這種特性可以實現基於類的裝飾器，在類里面記錄狀態，比如，下面這個例子用於記錄函數被調用的次數：

class Counter:
    def __init__(self, func):
        self.func = func
        self.count = 0

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        self.count += 1
        return self.func(*args, **kwargs)

@Counter
def foo():
    pass

for i in range(10):
    foo()

print(foo.count)  # 10

在 Bottle 中也有 call 方法 的使用案例，另外，stackoverflow 也有一些關於 call 的實踐例子，推薦看看，如果你的項目中，需要更加抽象化、框架代碼，那么這些高級特性往往能發揮出它作用。