Python中的__new__函数

在 Python 中，__new__ 是一个特殊的静态方法，‌用于控制类的实例创建过程‌，它是类实例化时第一个被调用的方法（早于 __init__）。通过重写 __new__，可以实现对对象创建行为的精细控制，例如创建单例、定制不可变对象或修改实例的生成逻辑。

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核心作用与原理

1. ‌实例创建入口‌
   __new__ 负责创建并返回类的实例对象，而 __init__ 仅负责初始化该实例的属性。

   class MyClass:
       def __new__(cls, *args, **kwargs):
           instance = super().__new__(cls)  # 必须调用父类的 __new__ 创建实例
           print("创建实例")
           return instance  # 返回实例后，__init__ 才会执行
   
       def __init__(self):
           print("初始化实例")
   

2. ‌与 __init__ 的区别‌

   • __new__ 是静态方法，第一个参数是类（cls），返回实例对象。
   • __init__ 是实例方法，第一个参数是实例（self），无返回值。
   • 若 __new__ 未返回实例，__init__ 将不会被调用。

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典型应用场景

1. 实现单例模式（Singleton）

通过 __new__ 控制实例的唯一性，确保类只有一个实例存在：

class Singleton:
    _instance = None

    def __new__(cls):
        if not cls._instance:
            cls._instance = super().__new__(cls)
        return cls._instance

a = Singleton()
b = Singleton()
print(a is b)  # 输出 True（a 和 b 是同一个对象）

2. 定制不可变类型

不可变类型（如 int, str, tuple）的实例在创建后无法修改。通过 __new__ 可以在创建时固定值：

class ImmutableStr(str):
    def __new__(cls, value):
        # 在创建时修改或限制值的生成逻辑
        instance = super().__new__(cls, value.upper())
        return instance

s = ImmutableStr("hello")
print(s)  # 输出 "HELLO"

3. 子类化不可变类型

当继承不可变类型（如 tuple）时，需在 __new__ 中初始化数据，因为 __init__ 无法修改不可变对象：

class CustomTuple(tuple):
    def __new__(cls, items):
        # 过滤掉非整数元素
        filtered = (x for x in items if isinstance(x, int))
        return super().__new__(cls, filtered)

t = CustomTuple([1, "a", 3.5, 5])
print(t)  # 输出 (1, 5)

4. 动态选择子类

在工厂模式中，根据参数动态创建不同的子类实例：

class Shape:
    def __new__(cls, shape_type, *args):
        if shape_type == "circle":
            return Circle(*args)
        elif shape_type == "square":
            return Square(*args)
        else:
            raise ValueError("Unknown shape")

class Circle:
    def __init__(self, radius):
        self.radius = radius

class Square:
    def __init__(self, side):
        self.side = side

circle = Shape("circle", 5)
print(circle.radius)  # 输出 5

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注意事项

1. ‌必须返回实例对象‌
   __new__ 必须返回一个有效的实例（通常是调用父类的 __new__），否则 __init__ 不会执行。

2. ‌与元类的区别‌
   __new__ 属于类级别，用于控制实例创建；元类（__metaclass__）则用于控制类的创建行为（更底层）。

3. ‌谨慎重写‌
   大多数情况下无需重写 __new__，优先使用 __init__ 进行初始化。仅在需要控制实例创建逻辑时使用。

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总结

__new__ 是 Python 中对象创建的底层机制，通过它可实现单例、不可变对象定制、工厂模式等高级功能，是深入理解 Python 面向对象编程的关键方法之一。

(以上内容由 AI 生成)