Классы Python от базовых конструкций до продвинутых техник

Как уменьшить шаблонный код в классах, хранящих данные?

Модуль dataclasses предоставляет декоратор @dataclass, который автоматически генерирует __init__, __repr__, __eq__ и другие методы на основе аннотаций полей.

from dataclasses import dataclass

@dataclass
class Point:
    x: float
    y: float
    z: float = 0.0

p = Point(1.0, 2.0)
print(p)

библиотека классов python (библиотека классов в python)

Пояснение: аннотации обязательны. Можно задать неизменяемость через frozen=True, управлять порядком полей с помощью field, а для изменяемых типов (список, словарь) использовать default_factory.

Как добавить вычисляемые атрибуты с контролем доступа?

Декоратор @property позволяет определить метод, который при обращении ведет себя как атрибут. Сеттеры и делитеры дают контроль над изменением и удалением.

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

    @property
    def radius(self):
        return self._radius

    @radius.setter
    def radius(self, value):
        if value <= 0:
            raise ValueError("Радиус должен быть положительным")
        self._radius = value

    @property
    def area(self):
        import math
        return math.pi * self._radius ** 2

c = Circle(5)
c.radius = 10
print(c.area)

метод объекта python (методы объектов в python)

Свойства удобны для валидации, вычисляемых полей и придания интерфейсу единообразия.

Как создавать методы, не привязанные к экземпляру или классу?

@staticmethod определяет метод, не получающий ни self, ни cls. Он ведет себя как обычная функция, помещенная в пространство имен класса. @classmethod получает cls и может вызываться как от экземпляра, так и от класса, часто используется для альтернативных конструкторов.

class MathUtils:
    @staticmethod
    def add(a, b):
        return a + b

    @classmethod
    def create_from_string(cls, s):
        import ast
        return cls(*ast.literal_eval(s))

class Vector(MathUtils):
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y

    def __repr__(self):
        return f"Vector({self.x}, {self.y})"

v = Vector.create_from_string("(3,4)")
print(v, MathUtils.add(2,3))

Python структура объекта (структура объекта в python)

Статические методы для вспомогательных функций, методы класса для фабрик.

Как гарантировать, что подклассы реализуют определенные методы?

Модуль abc предоставляет ABC (Abstract Base Class) и декоратор @abstractmethod. Класс, наследующий от ABC и содержащий abstractmethod, нельзя инстанциировать, если не переопределены все абстрактные методы.

from abc import ABC, abstractmethod

class Shape(ABC):
    @abstractmethod
    def area(self):
        pass

    @abstractmethod
    def perimeter(self):
        pass

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

    def area(self):
        return self.side ** 2

    def perimeter(self):
        return 4 * self.side

Python создание объектов (создание объектов в python)

Теперь Square можно создать, а Shape нет.

Как уменьшить потребление памяти экземплярами класса?

Атрибут класса __slots__ определяет фиксированный набор атрибутов, которые может иметь экземпляр. При этом у экземпляра не создается словарь __dict__, что экономит память и ускоряет доступ к атрибутам.

class Point:
    __slots__ = ('x', 'y')
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y

p = Point(1, 2)
# p.z = 3  # AttributeError

Используется в приложениях, где создаются миллионы однотипных объектов.