类方法与静态方法

除了普通实例方法，Python 类还可以定义类方法（classmethod）和静态方法（staticmethod）。它们各自解决不同的问题，理解它们的区别能帮助你设计更清晰的类接口。

实例方法

普通方法通过实例调用，第一个参数 self 是实例引用：

class Dog(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    
    def bark(self):         # 实例方法
        return "%s says woof!" % self.name

d = Dog("Fido")
print d.bark()          # Fido says woof!

类方法 @classmethod

类方法的第一个参数是类本身（通常命名为 cls），通过类或实例都可以调用：

class Dog(object):
    species = "Canis lupus familiaris"
    
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    
    @classmethod
    def create_stray(cls):          # cls 是 Dog 类
        return cls("Stray Dog")
    
    @classmethod
    def get_species(cls):
        return cls.species

d = Dog.create_stray()          # 通过类调用
print d.name                    # Stray Dog
print d.get_species()           # 通过实例调用也可以
print Dog.get_species()         # Canis lupus familiaris

类方法常用于：

替代构造方法（工厂方法）：提供多种创建实例的方式
访问类变量：操作与类相关而非实例相关的数据

class Date(object):
    def __init__(self, year, month, day):
        self.year = year
        self.month = month
        self.day = day
    
    @classmethod
    def from_string(cls, s):
        """从 'YYYY-MM-DD' 字符串创建日期。"""
        parts = s.split("-")
        return cls(int(parts[0]), int(parts[1]), int(parts[2]))
    
    @classmethod
    def today(cls):
        """创建今天的日期。"""
        import time
        t = time.localtime()
        return cls(t.tm_year, t.tm_mon, t.tm_mday)

d1 = Date(2024, 1, 15)
d2 = Date.from_string("2024-01-15")
d3 = Date.today()

from_string 和 today 是工厂方法——它们提供不同于 __init__ 的实例创建方式，同时返回正确的类型（如果用继承，cls 会是子类）。

静态方法 @staticmethod

静态方法不接收隐式的第一个参数（没有 self 或 cls），只是"住在类里的普通函数"：

class MathUtils(object):
    @staticmethod
    def add(x, y):
        return x + y
    
    @staticmethod
    def is_prime(n):
        if n < 2:
            return False
        for i in range(2, int(n ** 0.5) + 1):
            if n % i == 0:
                return False
        return True

print MathUtils.add(3, 5)       # 8
print MathUtils.is_prime(17)    # True

# 也可以通过实例调用（但不推荐）
utils = MathUtils()
print utils.add(3, 5)            # 8

静态方法常用于：

工具函数：与类概念相关但不需要访问类或实例的函数
组织命名空间：把相关函数放在类下，避免全局命名空间污染

三者对比

特性	实例方法	类方法	静态方法
装饰器	无	`@classmethod`	`@staticmethod`
第一个参数	`self`（实例）	`cls`（类）	无
访问实例属性	是	否	否
访问类属性	通过 `self`	直接	通过类名
调用方式	`obj.method()`	`Class.method()` 或 `obj.method()`	`Class.method()` 或 `obj.method()`

实际应用

单例模式（类方法）：

class Singleton(object):
    _instance = None
    
    @classmethod
    def get_instance(cls):
        if cls._instance is None:
            cls._instance = cls()
        return cls._instance

s1 = Singleton.get_instance()
s2 = Singleton.get_instance()
print s1 is s2          # True

验证工具（静态方法）：

class Validator(object):
    @staticmethod
    def is_email(s):
        import re
        return re.match(r"[^@]+@[^@]+\.[^@]+", s) is not None
    
    @staticmethod
    def is_phone(s):
        return s.isdigit() and len(s) == 11

print Validator.is_email("test@example.com")    # True
print Validator.is_phone("13800138000")         # True

选择建议

需要访问实例属性 → 实例方法
需要访问类属性或创建实例 → 类方法
不需要访问类或实例，只是组织命名空间 → 静态方法
静态方法也可以用模块级函数替代，选择取决于团队约定