@classmethod和@staticmethod的含义？

方法是对象名称空间中的函数，可作为属性访问。常规（即实例）方法获取实例（我们通常称其为self）作为隐式第一个参数。类方法获取类（我们通常称之为cls）作为隐式第一个参数。静态方法没有得到隐式的第一个参数（像正则函数）。

我应该何时使用它们，为什么要使用它们，以及如何使用它们？

你不需要任何一个装饰器。但是，基于应该最小化函数的参数数量的原则（请参见Clean Coder），它们对于实现这一点非常有用。

class Example(object):

    def regular_instance_method(self):
        """A function of an instance has access to every attribute of that 
        instance, including its class (and its attributes.)
        Not accepting at least one argument is a TypeError.
        Not understanding the semantics of that argument is a user error.
        """
        return some_function_f(self)

    @classmethod
    def a_class_method(cls):
        """A function of a class has access to every attribute of the class.
        Not accepting at least one argument is a TypeError.
        Not understanding the semantics of that argument is a user error.
        """
        return some_function_g(cls)

    @staticmethod
    def a_static_method():
        """A static method has no information about instances or classes
        unless explicitly given. It just lives in the class (and thus its 
        instances') namespace.
        """
        return some_function_h()

对于实例方法和类方法，不接受至少一个参数是TypeError，但不理解该参数的语义是用户错误。

（定义某些函数，例如：

some_function_h = some_function_g = some_function_f = lambda x=None: x

这将起作用。）

实例和类上的虚线查找：

实例上的虚线查找按以下顺序执行：

类名称空间中的数据描述符（如属性）实例__dict中的数据__类名称空间（方法）中的非数据描述符。

注意，实例上的虚线查找是这样调用的：

instance = Example()
instance.regular_instance_method 

方法是可调用的属性：

instance.regular_instance_method()

实例方法

参数self是通过虚线查找隐式给出的。

必须从类的实例访问实例方法。

>>> instance = Example()
>>> instance.regular_instance_method()
<__main__.Example object at 0x00000000399524E0>

类方法

参数cls是通过虚线查找隐式给出的。

您可以通过实例或类（或子类）访问此方法。

>>> instance.a_class_method()
<class '__main__.Example'>
>>> Example.a_class_method()
<class '__main__.Example'>

静态方法

未隐式给出任何参数。此方法的工作方式与（例如）在模块名称空间上定义的任何函数类似，但它可以被查找

>>> print(instance.a_static_method())
None

同样，我什么时候应该使用它们，为什么要使用它们？

与实例方法相比，这些方法中的每一个在传递方法的信息方面都越来越严格。

当你不需要这些信息时使用它们。

这使您的函数和方法更易于推理和单元测试。

哪个更容易推理？

def function(x, y, z): ...

or

def function(y, z): ...

or

def function(z): ...

参数较少的函数更容易推理。它们也更容易进行单元测试。

这些类似于实例、类和静态方法。记住，当我们有一个实例时，我们也有它的类，再次问问自己，哪个更容易推理？：

def an_instance_method(self, arg, kwarg=None):
    cls = type(self)             # Also has the class of instance!
    ...

@classmethod
def a_class_method(cls, arg, kwarg=None):
    ...

@staticmethod
def a_static_method(arg, kwarg=None):
    ...

内置示例

下面是几个我最喜欢的内置示例：

str.maketrans静态方法是字符串模块中的一个函数，但从str命名空间访问它要方便得多。

>>> 'abc'.translate(str.maketrans({'a': 'b'}))
'bbc'

dict.fromkeys类方法返回一个从可迭代键实例化的新字典：

>>> dict.fromkeys('abc')
{'a': None, 'c': None, 'b': None}

当进行子类化时，我们看到它以类方法的形式获取类信息，这非常有用：

>>> class MyDict(dict): pass
>>> type(MyDict.fromkeys('abc'))
<class '__main__.MyDict'> 

我的建议-结论

当您不需要类或实例参数，但函数与对象的使用相关，并且函数位于对象的命名空间中时，可以使用静态方法。

当您不需要实例信息，但需要类信息（可能是其他类或静态方法的类信息，也可能是构造函数本身的类信息）时，请使用类方法。（您不会对类进行硬编码，以便在此处使用子类。）

尽管classmethod和staticmethod非常相似，但这两个实体的用法略有不同：classmethod必须将对类对象的引用作为第一个参数，而staticmethod可以完全没有参数。

实例

class Date(object):
    
    def __init__(self, day=0, month=0, year=0):
        self.day = day
        self.month = month
        self.year = year

    @classmethod
    def from_string(cls, date_as_string):
        day, month, year = map(int, date_as_string.split('-'))
        date1 = cls(day, month, year)
        return date1

    @staticmethod
    def is_date_valid(date_as_string):
        day, month, year = map(int, date_as_string.split('-'))
        return day <= 31 and month <= 12 and year <= 3999

date2 = Date.from_string('11-09-2012')
is_date = Date.is_date_valid('11-09-2012')

解释

让我们假设一个类的例子，处理日期信息（这将是我们的样板）：

class Date(object):
    
    def __init__(self, day=0, month=0, year=0):
        self.day = day
        self.month = month
        self.year = year

这个类显然可以用来存储某些日期的信息（没有时区信息；假设所有日期都以UTC表示）。

这里我们有__init__，这是Python类实例的典型初始化器，它作为一个典型的实例方法接收参数，具有第一个非可选参数（self），该参数保存对新创建实例的引用。

Class方法

我们有一些任务可以使用类方法很好地完成。

假设我们要创建许多Date类实例，这些实例的日期信息来自外部源，编码为“dd-mm-yyyy”格式的字符串。假设我们必须在项目源代码的不同位置执行此操作。

因此，我们在这里必须做的是：

分析一个字符串，以接收日、月和年作为三个整数变量或由该变量组成的三项元组。通过将这些值传递给初始化调用来实例化Date。

这将看起来像：

day, month, year = map(int, string_date.split('-'))
date1 = Date(day, month, year)

为此，C++可以通过重载实现这样的特性，但Python缺少这种重载。相反，我们可以使用classmethod。让我们创建另一个构造函数。

    @classmethod
    def from_string(cls, date_as_string):
        day, month, year = map(int, date_as_string.split('-'))
        date1 = cls(day, month, year)
        return date1

date2 = Date.from_string('11-09-2012')

让我们更仔细地看看上面的实现，并回顾一下我们在这里的优势：

我们在一个地方实现了日期字符串解析，现在可以重用了。封装在这里工作得很好（如果您认为可以在其他地方将字符串解析作为单个函数来实现，则此解决方案更适合OOP范式）。cls是类本身，而不是类的实例。这很酷，因为如果我们继承了Date类，所有的孩子都将定义from_string。

静态方法

静态方法呢？它与classmethod非常相似，但不接受任何强制参数（就像类方法或实例方法那样）。

让我们看看下一个用例。

我们有一个日期字符串，我们想以某种方式验证它。这个任务也在逻辑上绑定到我们目前使用的Date类，但不需要实例化它。

这里是静态方法可能有用的地方。让我们看下一段代码：

    @staticmethod
    def is_date_valid(date_as_string):
        day, month, year = map(int, date_as_string.split('-'))
        return day <= 31 and month <= 12 and year <= 3999

# usage:
is_date = Date.is_date_valid('11-09-2012')

因此，正如我们从staticmethod的用法中看到的那样，我们无法访问类是什么——它基本上只是一个函数，在语法上像方法一样被调用，但无法访问对象及其内部（字段和其他方法），而类方法确实具有这样的功能。

@classmethod的意思是：当调用此方法时，我们将类作为第一个参数传递，而不是该类的实例（我们通常使用方法）。这意味着您可以在该方法中使用类及其财产，而不是特定的实例。

@staticmethod意味着：当调用此方法时，我们不会将类的实例传递给它（就像我们通常使用方法一样）。这意味着您可以将函数放在类中，但不能访问该类的实例（当您的方法不使用实例时，这很有用）。

当他/她希望根据调用方法的子类来更改方法的行为时，可以使用@classmethod。请记住，我们在类方法中引用了调用类。

在使用静态时，您希望行为在子类之间保持不变

例子：

class Hero:

  @staticmethod
  def say_hello():
     print("Helllo...")

  @classmethod
  def say_class_hello(cls):
     if(cls.__name__=="HeroSon"):
        print("Hi Kido")
     elif(cls.__name__=="HeroDaughter"):
        print("Hi Princess")

class HeroSon(Hero):
  def say_son_hello(self):
     print("test  hello")



class HeroDaughter(Hero):
  def say_daughter_hello(self):
     print("test  hello daughter")


testson = HeroSon()

testson.say_class_hello() #Output: "Hi Kido"

testson.say_hello() #Outputs: "Helllo..."

testdaughter = HeroDaughter()

testdaughter.say_class_hello() #Outputs: "Hi Princess"

testdaughter.say_hello() #Outputs: "Helllo..."

简而言之，@classmethod将普通方法转换为工厂方法。

让我们用一个例子来探讨一下：

class PythonBook:
    def __init__(self, name, author):
        self.name = name
        self.author = author
    def __repr__(self):
        return f'Book: {self.name}, Author: {self.author}'

如果没有@classmethod，您应该一个接一个地创建实例，并且它们是分散的。

book1 = PythonBook('Learning Python', 'Mark Lutz')
In [20]: book1
Out[20]: Book: Learning Python, Author: Mark Lutz
book2 = PythonBook('Python Think', 'Allen B Dowey')
In [22]: book2
Out[22]: Book: Python Think, Author: Allen B Dowey

例如@classmethod

class PythonBook:
    def __init__(self, name, author):
        self.name = name
        self.author = author
    def __repr__(self):
        return f'Book: {self.name}, Author: {self.author}'
    @classmethod
    def book1(cls):
        return cls('Learning Python', 'Mark Lutz')
    @classmethod
    def book2(cls):
        return cls('Python Think', 'Allen B Dowey')

测试它：

In [31]: PythonBook.book1()
Out[31]: Book: Learning Python, Author: Mark Lutz
In [32]: PythonBook.book2()
Out[32]: Book: Python Think, Author: Allen B Dowey

看见在类定义中成功创建实例，并将它们收集在一起。

总之，@classmethoddecorator将传统方法转换为工厂方法，使用classmethods可以根据需要添加尽可能多的替代构造函数。

罗斯季斯拉夫·德津科的回答非常恰当。我想我可以强调另一个原因，当您创建一个额外的构造函数时，您应该选择@classmethod而不是@staticmethod。

在本例中，Rostyslav使用@classmethodfrom_string作为Factory，从其他不可接受的参数创建Date对象。使用@staticmethod也可以做到这一点，如下代码所示：

class Date:
  def __init__(self, month, day, year):
    self.month = month
    self.day   = day
    self.year  = year


  def display(self):
    return "{0}-{1}-{2}".format(self.month, self.day, self.year)


  @staticmethod
  def millenium(month, day):
    return Date(month, day, 2000)

new_year = Date(1, 1, 2013)               # Creates a new Date object
millenium_new_year = Date.millenium(1, 1) # also creates a Date object. 

# Proof:
new_year.display()           # "1-1-2013"
millenium_new_year.display() # "1-1-2000"

isinstance(new_year, Date) # True
isinstance(millenium_new_year, Date) # True

因此，new_year和million_new_year都是Date类的实例。

但是，如果您仔细观察，Factory过程是硬编码的，无论是什么都可以创建Date对象。这意味着，即使Date类是子类，子类仍将创建普通的Date对象（没有子类的任何财产）。请参见以下示例：

class DateTime(Date):
  def display(self):
      return "{0}-{1}-{2} - 00:00:00PM".format(self.month, self.day, self.year)


datetime1 = DateTime(10, 10, 1990)
datetime2 = DateTime.millenium(10, 10)

isinstance(datetime1, DateTime) # True
isinstance(datetime2, DateTime) # False

datetime1.display() # returns "10-10-1990 - 00:00:00PM"
datetime2.display() # returns "10-10-2000" because it's not a DateTime object but a Date object. Check the implementation of the millenium method on the Date class for more details.

datetime2不是DateTime的实例？世界跆拳道联盟？这是因为使用了@staticmethoddecorator。

在大多数情况下，这是不希望的。如果你想要的是一个知道调用它的类的Factory方法，那么@classmethod就是你需要的。

将Date.millenium重写为（这是上述代码中唯一更改的部分）：

@classmethod
def millenium(cls, month, day):
    return cls(month, day, 2000)

确保课程不是硬编码的，而是学习的。cls可以是任何子类。结果对象将是cls的实例。让我们测试一下：

datetime1 = DateTime(10, 10, 1990)
datetime2 = DateTime.millenium(10, 10)

isinstance(datetime1, DateTime) # True
isinstance(datetime2, DateTime) # True


datetime1.display() # "10-10-1990 - 00:00:00PM"
datetime2.display() # "10-10-2000 - 00:00:00PM"

原因是，正如您现在所知，使用了@classmethod而不是@staticmethod