Python 如何正确使用静态方法和类方法？

最近有同学在后台问，什么情况下使用静态方法，什么情况下使用类方法

今天我们就来捋一下这两个方法的应用场景

首先，我们来定义一个普通的类，里面都是普通的方法，普通方法又叫实例方法

class People:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def introduce_myself(self):
        print(f'大家好，我叫: {self.name}')

    def add_two_string_num(self, a, b):
        a_int = int(a)
        b_int = int(b)
        return a_int + b_int

    def calc_age_after_n_year(self, n):
        age = self.add_two_string_num(self.age, n)
        print(f'{n}年以后，我{age}岁')

这个类运行起来的效果如下图所示：

大家注意在这个类里面的方法add_two_string_num，它接受两个参数，并将他们转换为int类型，然后相加并返回结果。这个过程非常简单，但是，它跟People这个类有什么直接关系吗？

其实这个方法跟这个类没有什么直接关系，我们甚至把它改成函数都可以：

def add_two_string_num(a, b):
    a_int = int(a)
    b_int = int(b)
    return a_int + b_int

class People:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def introduce_myself(self):
        print(f'大家好，我叫: {self.name}')

    def calc_age_after_n_year(self, n):
        age = add_two_string_num(self.age, n)
        print(f'{n}年以后，我{age}岁')


kingname = People('kingname', 20)
kingname.introduce_myself()
kingname.calc_age_after_n_year(10)

运行结果跟之前完全一样：

我们可以说，add_two_string_num函数就是一个工具函数。工具函数接收参数，输出结果，完全不关心谁在调用他，也不关心在哪里调用他。

但现在有一个比较尴尬的事情，这个函数，只有 People在调用，其它地方都没有调用。单独把它放到其它地方又显得多余，弄成实例方法又浪费了self参数，这个时候，我们就可以用静态方法：

class People:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def introduce_myself(self):
        print(f'大家好，我叫: {self.name}')

    @staticmethod
    def add_two_string_num(a, b):
        a_int = int(a)
        b_int = int(b)
        return a_int + b_int

    def calc_age_after_n_year(self, n):
        age = People.add_two_string_num(self.age, n)
        print(f'{n}年以后，我{age}岁')


kingname = People('kingname', 20)
kingname.introduce_myself()
kingname.calc_age_after_n_year(10)

一句话总结：静态方法就是某个类专用的工具函数。

说完了静态方法，我们再说说类方法。什么情况下应该使用类方法呢？回答这个问题前，我先反问你一个问题，怎么把People类初始化成一个实例？

你说这还不简单吗，一行代码就行了啊：

xxx = People('xxx', 10)

注意，这里你在初始化这个类的时候，你是一个一个参数传入进去的。如果你用过顺丰寄送快递，你就会发现，填写收件人的时候，有两种方式，一种方式就像上面这样，一个一个参数填进去。另一种方式，它给你一个输入框，你把一段包含姓名，地址，手机号的文字粘贴进去，它自动解析。

那么，如果我现在给你一个字符串：我的名字：青南，我的年龄：20，把它提取出来。你怎么基于这个字符串生成People类的实例？

这个时候，你可能会这样写：

import re
content = '我的名字：青南，我的年龄：20，把它提取出来'
name = re.search('名字：(.*?)，', content).group(1)
age = re.search('年龄：(\d+)', content).group(1)
kingname = People(name, age)

这样做确实可以，但我能不能让People这个类自动识别呢？其实是可以的，有两种方法，一种方法是在__init__里面多加几个参数，然后在初始化的时候，从这几个参数里面解析，这个方法大家都知道，我就不多讲了。我们来讲讲第二个方法，就是使用类方法。

我们只需要再定义一个类方法：

import re


class People:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def introduce_myself(self):
        print(f'大家好，我叫: {self.name}')

    @staticmethod
    def add_two_string_num(a, b):
        a_int = int(a)
        b_int = int(b)
        return a_int + b_int

    @classmethod
    def from_chinese_string(cls, sentence):
        name = re.search('名字：(.*?)，', content).group(1)
        age = re.search('年龄：(\d+)', content).group(1)
        return cls(name, age)


    def calc_age_after_n_year(self, n):
        age = People.add_two_string_num(self.age, n)
        print(f'{n}年以后，我{age}岁')


content = '我的名字：青南，我的年龄：20，把它提取出来'
kingname = People.from_chinese_string(content)
kingname.introduce_myself()
kingname.calc_age_after_n_year(10)

运行效果如下图所示：

类方法使用装饰器@classmethod来装饰，并且它的第一个参数是隐式参数cls。这个参数其实就是People这个类本身。这个隐式参数在我们调用类方法的时候，是不需要传入的。在这个类方法里面，相当于使用People初始化了一个实例，然后把这个实例返回了出去。

这样做有什么好处呢？好处就在于我们完全不需要修改__init__，那么，也就不需要修改代码里面其它调用了People类的地方。例如现在我又想增加从英文句子里面提取名字和年龄的功能，那么只需要再添加一个类方法就可以了：

import re


class People:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def introduce_myself(self):
        print(f'大家好，我叫: {self.name}')

    @staticmethod
    def add_two_string_num(a, b):
        a_int = int(a)
        b_int = int(b)
        return a_int + b_int

    @classmethod
    def from_chinese_string(cls, sentence):
        name = re.search('名字：(.*?)，', content).group(1)
        age = re.search('年龄：(\d+)', content).group(1)
        return cls(name, age)

    @classmethod
    def from_english_string(cls, sentence):
        name = re.search('name: (.*?),', content).group(1)
        age = re.search('age: (\d+)', content).group(1)
        return cls(name, age)


    def calc_age_after_n_year(self, n):
        age = People.add_two_string_num(self.age, n)
        print(f'{n}年以后，我{age}岁')


content = 'my name: kinganme, my age: 15 please extract them'
kingname = People.from_english_string(content)
kingname.introduce_myself()
kingname.calc_age_after_n_year(10)

运行效果如下图所示：

一句话总结：当你想使用工厂模式，根据不同的参数生成同一个类的不同对象的时候，就可以使用类方法。

其实如果大家使用过Python自带的datetime模块，你就会发现类方法无处不在：

import datetime

now = datetime.datetime.now()
dt = datetime.datetime.fromtimestamp(1633691412)
dt2 = datetime.datetime.fromisoformat('2021-10-08 19:10:05')

这段代码里面的.now()、.fromtimestamp()和 .fromisoformat()，都是类方法。他们最终返回的都是datetime.datetime对象，区别在于他们是根据不同类型的输入参数生成的。