Конструктор класса в Python __init__ и __new__: описание и примеры

• 20.07.2023
• 1897
• Основы Python
• Методы
• ООП

В Python конструкторы определены с помощью специальных методов __init__ и __new__. Они играют важную роль в объектно-ориентированном программировании, определяя, как создаются объекты класса.

Метод __init__

Метод __init__ — это так называемый «инициализатор». Он вызывается после создания объекта и служит для инициализации его атрибутов.

class Car:
    def __init__(self, color):
        self.color = color

car = Car("red")  # создание объекта
print(car.color)  # вывод: "red"

В этом примере метод __init__ принимает два аргумента: self (это обычное название для ссылки на объект, с которым работает метод) и color. После создания объекта car, __init__ вызывается автоматически с car в качестве self и строкой «red» в качестве color.

Метод __new__

Метод __new__ — это настоящий конструктор в Python. Он вызывается до __init__ и отвечает за создание (и возврат) нового объекта.

По умолчанию __new__ создает экземпляр класса и возвращает его, но вы можете переопределить его для более сложного поведения. Например, вы можете использовать __new__ для реализации паттернов проектирования, таких как singleton или factory.

class Singleton:
    _instance = None  # атрибут класса для хранения экземпляра

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if cls._instance is None:
            cls._instance = super().__new__(cls)
        return cls._instance

s1 = Singleton()
s2 = Singleton()
print(s1 is s2)  # True

В этом примере __new__ проверяет, существует ли уже экземпляр Singleton, и если нет, вызывает super().__new__(cls) для создания нового. Если экземпляр уже существует, __new__ просто возвращает его. Это гарантирует, что может существовать только один экземпляр Singleton.

Использование __init__ и __new__ вместе

Поскольку __new__ отвечает за создание объекта, а __init__ — за его инициализацию, их часто используют вместе. Особенно это полезно, когда ваши объекты требуют некоторого сложного процесса инициализации.

class MyClass:
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        print("Создание экземпляра")
        instance = super().__new__(cls)
        return instance

    def __init__(self, value):
        print("Инициализация экземпляра")
        self.value = value

obj = MyClass(5)

В этом примере __new__ выводит сообщение о создании объекта, а __init__ — о его инициализации. После этого __init__ устанавливает атрибут value.

Взаимодействие между __new__ и __init__

Процесс создания объекта класса в Python состоит из двух этапов:

1. Создание объекта: на этом этапе Python вызывает специальный метод __new__, который отвечает за создание нового объекта. Это единственный метод, который может возвращать новый объект класса.
2. Инициализация объекта: после создания объекта Python вызывает метод __init__, чтобы инициализировать новый объект. Метод __init__ не возвращает ничего, он просто устанавливает значения атрибутов объекта.

Python автоматически вызывает эти два метода (если они определены), когда вы создаете новый объект класса.

class MyClass:
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        print("Вызов __new__")
        instance = super().__new__(cls)
        return instance

    def __init__(self, value):
        print("Вызов __init__")
        self.value = value

obj = MyClass(5)  

# Вызов __new__
# Вызов __init__

Переопределение метода __new__

В большинстве случаев вам не нужно переопределять __new__, потому что дефолтная реализация уже делает то, что нужно: она создает и возвращает новый экземпляр класса.

Однако иногда вы можете захотеть переопределить __new__, чтобы изменить, как создаются объекты, или чтобы реализовать определенные паттерны проектирования.

Например, вот как вы можете использовать __new__ для реализации паттерна «пул объектов»:

class ObjectPool:
    _instance_pool = []  # пул доступных экземпляров

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if not cls._instance_pool:
            # создать новый экземпляр, если пул пуст
            instance = super().__new__(cls)
        else:
            # использовать существующий экземпляр из пула, если он не пуст
            instance = cls._instance_pool.pop()
        return instance

    def release(self):
        # вернуть экземпляр в пул
        self._instance_pool.append(self)

В этом примере __new__ проверяет пул экземпляров, и если он не пуст, использует существующий экземпляр из пула вместо создания нового. Это может быть полезно, например, когда создание нового объекта затратно по времени или ресурсам, и вы хотите минимизировать число создаваемых объектов.

Заключение

Конструкторы __init__ и __new__ являются важной частью объектно-ориентированного программирования в Python. Они дают вам контроль над тем, как создаются и инициализируются ваши объекты, позволяя вам реализовать такие концепции, как паттерны проектирования и сложные процессы инициализации.