Python中类静态方法：@classmethod/@staticmethod详解和实战示例

在 Python 中，类方法 (@classmethod) 和静态方法 (@staticmethod) 是类作用域下的两种特殊方法。它们使用装饰器定义，并且与实例方法 (def func(self)) 的行为有所不同。

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1. 三种方法的对比概览

方法类型	是否访问实例 (self)	是否访问类 (cls)	典型用途
实例方法	✅ 是	❌ 否	访问对象属性
类方法 @classmethod	❌ 否	✅ 是	创建类的替代构造器，访问类变量等
静态方法 @staticmethod	❌ 否	❌ 否	工具函数，与类逻辑相关但不依赖类或实例

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2. 实例方法（默认方法）

class MyClass:def instance_method(self):print(f"This is an instance method. self = {self}")obj = MyClass()
obj.instance_method()  #  输出 self 为该实例

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3. 类方法 @classmethod

class MyClass:class_var = "Hello, Class!"@classmethoddef class_method(cls):print(f"This is a class method. cls = {cls}")print(f"Access class_var = {cls.class_var}")MyClass.class_method()  #  通过类调用
obj = MyClass()
obj.class_method()      #  通过实例也可以调用

🔹 特点：

• 第一个参数是 cls，代表类本身

• 常用于：

  • 构造不同初始化方式
  • 修改/访问类变量
  • 工厂模式 (from_* 等)

示例：类方法作为工厂方法

class Book:def __init__(self, title, author):self.title = titleself.author = author@classmethoddef from_string(cls, book_str):title, author = book_str.split(",")return cls(title.strip(), author.strip())book = Book.from_string("1984, George Orwell")
print(book.title)  # ➜ 1984

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4. 静态方法 @staticmethod

class MyMath:@staticmethoddef add(x, y):return x + yprint(MyMath.add(3, 5))  # ➜ 8

特点：

• 不接收 self 或 cls 参数

• 和普通函数类似，但归属在类中，逻辑上与类相关

• 常用于：

  • 与类操作相关的工具方法
  • 不需要访问类或实例内部状态

示例：静态方法作为工具函数

class Temperature:def __init__(self, celsius):self.celsius = celsius@staticmethoddef to_fahrenheit(c):return c * 9 / 5 + 32def show(self):print(f"{self.celsius}°C = {self.to_fahrenheit(self.celsius)}°F")temp = Temperature(25)
temp.show()  # ➜ 25°C = 77.0°F

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总结：何时用哪种方法？

场景	推荐方法
需要访问或修改实例属性	实例方法
需要访问或修改类变量、类构造	类方法 @classmethod
工具函数：与类相关但不访问类或实例成员	静态方法 @staticmethod

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@classmethod 和 @staticmethod 应用场景实战

利用 Python 中的 @classmethod 和 @staticmethod 可以优雅地实现设计模式，如单例模式和工厂模式。下面我将分别讲解这两种模式的原理、适用场景，并结合代码示例说明如何使用类方法或静态方法实现。

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1、工厂模式（Factory Pattern）

定义：工厂模式是一种创建对象的设计模式，它允许类在创建对象时不暴露实例化逻辑，而是通过类方法返回不同的类实例。

使用类方法实现工厂模式

class Animal:def __init__(self, name):self.name = name@classmethoddef create_dog(cls):return cls("Dog")@classmethoddef create_cat(cls):return cls("Cat")# 使用工厂方法创建对象
dog = Animal.create_dog()
cat = Animal.create_cat()print(dog.name)  # ➜ Dog
print(cat.name)  # ➜ Cat

应用场景

• 多种初始化方式（如从字符串、文件、数据库等）
• 根据条件返回不同子类对象

更复杂示例：带注册机制的工厂

class ShapeFactory:_creators = {}@classmethoddef register(cls, name, creator):cls._creators[name] = creator@classmethoddef create(cls, name, *args, **kwargs):if name not in cls._creators:raise ValueError(f"Unknown shape: {name}")return cls._creators[name](*args, **kwargs)# 各种 Shape 类
class Circle:def __init__(self, radius):self.radius = radiusclass Square:def __init__(self, length):self.length = length# 注册
ShapeFactory.register("circle", Circle)
ShapeFactory.register("square", Square)# 创建对象
c = ShapeFactory.create("circle", 5)
s = ShapeFactory.create("square", 3)
print(c.radius)  # ➜ 5
print(s.length)  # ➜ 3

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2、单例模式（Singleton Pattern）

定义：单例模式保证类在程序中只有一个实例。

使用类方法实现单例

class Singleton:_instance = None@classmethoddef get_instance(cls):if cls._instance is None:cls._instance = cls()return cls._instance# 测试
a = Singleton.get_instance()
b = Singleton.get_instance()
print(a is b)  # ➜ True

也可以结合 __new__ 实现单例

class Singleton:_instance = Nonedef __new__(cls, *args, **kwargs):if not cls._instance:cls._instance = super().__new__(cls)return cls._instance# 所有实例是同一个
a = Singleton()
b = Singleton()
print(a is b)  # ➜ True

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3、静态方法在设计模式中的作用

工具类模式（Utility Pattern）

静态方法常用于实现工具类（即所有方法都与对象状态无关，仅执行逻辑计算）。

class MathUtils:@staticmethoddef add(x, y):return x + y@staticmethoddef multiply(x, y):return x * yprint(MathUtils.add(3, 4))       # ➜ 7
print(MathUtils.multiply(3, 4))  # ➜ 12

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4、小结

设计模式	推荐使用	原因
工厂模式	@classmethod	需要访问类构造器、支持多种创建方式
单例模式	@classmethod / __new__	控制实例生成的唯一性
工具类	@staticmethod	无需访问类/实例，仅提供辅助功能

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