最近阅读了《Python Tricks: The Book》的第四章“Classes & OOP”，这一章节介绍了Python对面向对象编程的支持，内容包括“is”和“==”的区别、特殊方法“__str__”和“__repr__”的作用、自定义异常类、浅拷贝深拷贝、抽象基类以及实例方法和类方法的区别等。本文记录自己学习这些知识点的心得体会，重点讨论其中的实例方法、类方法和静态方法的应用场景、抽象类以及具名元组等内容。
实例方法、类方法和静态方法是三个不同的概念：
实例方法用于访问和修改类实例的属性，它的第一个参数是“self”。当通过类名调用实例方法时，需要提供类的实例作为参数（传一个对象作为参数）；当通过类的实例调用实例方法时，Python会自动把实例方法绑定到调用方，实例方法的“self”参数就是调用它的类实例（可以类比functools.partial？）：
class Pizza: def __init__(self, size: int): self.size = size def get_size(self) -> int: return self.sizePizza.get_size() # TypeError, missing argument: 'self'Pizza.get_size(Pizza(25)) # 25Pizza(21).get_size() # 21，不用显式指定实例方法的“self”参数啦类方法常被用作工厂方法，用于创建类的实例（可以类比Java中类的构造方法），它的第一个参数是“cls”。类的实例可能有多种构造方案，比如时间类，既可以通过指定年月日时分秒构造实例，也可以通过解析字符串“%Y-%m-%d %H:%M:%S”进行构造，而Python规定了一个类只能定义一个初始化方法“__init__”，这限制了根据类创建实例的灵活性。类方法是缓解该矛盾的有效方案：
from typing import Listclass Pizza: def __init__(self, ingredients: List[str]): self.ingredients = ingredients def __repr__(self): # 定义把对象转化为字符串的方法，!r表示调用变量的__repr__方法 return f'Pizza({self.ingredients!r})' @classmethod # 类方法使用@classmethod装饰器修饰 def margherita(cls): """"玛格丽塔，一种披萨的名称""" return cls(['mozzarella', 'tomatoes']) @classmethod def prosciutto(cls): """火腿披萨""" return cls(['mozzarella', 'tomatoes', 'ham'])Pizza(['mozzarella', 'tomatoes'])Pizza.margherita() # Pizza(['mozzarella', 'tomatoes'])Pizza.prosciutto() # Pizza(['mozzarella', 'tomatoes', 'ham'])静态方法跟定义在相同模块中的函数没有明显的区别，它不依赖于类变量或实例对象的状态，需要使用“@staticmethod”装饰器修饰：
from typing import Listimport mathclass Pizza: def __init__(self, ingredients: List[str]): self.ingredients = ingredients @staticmethod def circle_area(radius: float) -> float: return radius ** 2 * math.pipizza = Pizza(['mozzarella', 'tomatoes'])pizza.circle_area(4) # 50.27Pizza.circle_area(4) # 50.27抽象类是指声明了抽象方法的类，它不能被实例化，但可以被继承。当抽象类被继承时，子类往往需要实现父类的所有抽象方法（如果只实现部分抽象方法，那子类也是抽象类）。抽象类常用于类型检查，即判断给定的类是否由某个基类派生（issubclass()）或给定的对象是否为某个基类的实例（isinstance()）。
import collectionsissubclass(list, collections.abc.Iterable) # Trueissubclass(list, collections.abc.Hashable) # Falsea = [1, 0, 2, 4]isinstance(a, collections.abc.Sequence) # Trueisinstance(a, collections.abc.Mapping) # False此外，抽象类的使用能够让类的层次关系变得清晰，方便代码的开发和维护；抽象类声明接口，子类给出具体实现，子类实例的行为变得可以预期。举例来说，抽象类“collections.abc.Sized”声明了抽象方法“__len__”，Python的内置类型list、tuple、set、dict等都继承自该抽象类，因此可以通过“len()”函数获取这些类型的实例的大小。
早期Python通过在方法的定义体中抛出“NotImplementedError”异常的方式来声明抽象方法，抽象基类（Abstract Base Classes，ABC）出现以后，有了更好的方案。
通过抛出“NotImplementedError”异常定义抽象类
class Base:"""基于NotImplementedError异常的抽象类"""def foo(self): raise NotImplementedError()b = Base() # 虽然名为抽象类，但还是可以被实例化通过继承“abc.ABC”定义抽象类
import abc # 导入抽象基类模块class Base(abc.ABC): """"通过继承abc.ABC定义抽象类""" @abc.abstractmethod def foo(self): """"抽象方法使用@abc.abstractmethod装饰器标记""" def bar(self): pass # 抽象类可以包含具体方法class Concrete(Base): def foo(self): print('听我说谢谢你，因为有你，温暖了四季~')b = Base() # TypeError: Can't instantiate abstract class Base with abstract methods fooc = Concrete()c.foo() # 听我说谢谢你，因为有你，温暖了四季~元组是不可变的列表，常被用于表示数据的记录（类比Java的Record类型？关系型数据库也把表中的一行数据称为元组）。元组中的元素只能通过索引进行访问，而整型的索引难以表示元素在数据记录中的语义，最终导致代码的可读性变差。为了解决该问题，Python提出了具名元组（Named Tuple），允许通过可读性强的标识符访问元组中的元素。有两种定义具名元组的方式：（1）利用“collections.namedtuple”工厂函数定义具名元组；（2）通过继承“typing.NamedTuple”定义具名元组。
利用“collections.namedtuple”工厂函数定义具名元组
namedtuple工厂函数接收一个标识符和字段列表作为参数，返回以该标识符命名的类（是内置类型tuple的子类）。
from collections import namedtupleCar = namedtuple('Car' , ['color', 'mileage'])tesla = Car('black', mileage=376.5) # 创建实例时，提供位置参数、关键字参数均可tesla.color # 'black'，现在可以通过标识符访问元组的元素啦tesla._asdict() # {'color': 'black', 'mileage': 376.5}tesla._replace(color='white') # Car(color='white', mileage=376.5)，通过替换元素构造新的元组Car._make(['white', 376.5]) # Car(color='white', mileage=376.5)，通过类方法构造新的元组Car._fields # ('color', 'mileage')通过继承“typing.NamedTuple”定义具名元组
import typingclass Car(typing.NamedTuple): # 继承typing.NamedTuple color: str mileage: floattesla = Car('black', mileage=376.5)tesla.color # 'black'tesla._asdict() # {'color': 'black', 'mileage': 376.5}Car._fields # ('color', 'mileage')Car._field_types # {'color': str, 'mileage': float}，相比于利用工厂函数定义的方式多了类型信息具名元组占用的空间与内置的元组类型是相同的，这是我不能理解的地方。尽管字段名列表、类型信息可以绑定到类上面，但是诸如“_asdict()”、“_replace()”这样的实例方法需要绑定到具名元组的实例上，这为什么没有带来空间开销呢？还是说通过“sys.getsizeof()”获得的对象占用内存空间的大小跟想的是不太一样？
import sysa = ('black', 376.5)sys.getsizeof(a) # 56，普通元组占用56个字节的空间b = Car('black', 376.5)sys.getsizeof(b) # 56，具名元组同样占用56个字节的空间除了具名元组，定义数据类的另一种方式是使用“dataclasses”模块，由于篇幅限制，这里就不再展开介绍了。