[Python基礎]裝飾器staticmethod 定義靜態方法

先前學到自定函式的使用方法，那如果在一個很龐大的程式架構中發散了一推自定函式，有沒有辦法可以整理一下，讓程式結構整齊又簡潔呢?

可以使用裝飾器staticmethod 定義靜態方法，讓相關聯的自定函式變成用類別中的靜態方法，全部整理到一個類別去，想像成是一個工具箱的概念，工具箱就是類別，靜態方法好像裡面的工具一樣，從哪個工具箱拿出這個工具，就像從哪個類別拿出靜態方法來用一樣，先有這初步的概念，讓我們從範例中更深刻理解吧。

靜態方法的特點：

1. 靜態方法與類別的實例無關，因此它不需要訪問實例變數。
2. 靜態方法可以訪問類別本身的屬性或方法。
3. 只有單一實現的時候。不希望子類別覆寫該函數，確保該函數不被覆寫就可用@staticmethod

靜態方法的應用場景：

• 當某個方法與類別相關，但不需要訪問實例變數時，可以使用靜態方法。
• 靜態方法通常與類別相關的邏輯，但不需要實例化類別的情況下使用。

語法

staticmethod靜態方法的定義方式如下：

class MyClass:
    @staticmethod
    def my_static_method(arg1, arg2, ...):
        # 靜態方法的實現
        # 這裡不能訪問實例變數，只能訪問類別變數或其他靜態成員
        pass

程式範例

定義函式與靜態方法差異

在這個例子中，add 和 multiply 方法是靜態方法，可以直接使用類別名稱呼叫，不需要實例化 MathUtils。

靜態方法可以防止全局命名衝突。這種方式還允許在 MathUtils 類別中添加更多相關的靜態方法，以實現更多相關的功能，例如創建一個自己專屬的數學工具庫。

在此範例中result2 = MathUtils.multiply(4, 6)MathUtils就是我們的工具箱，拿出了multiply這個工具來作使用。

# 使用函式定義實現相關功能

def add(x, y):
    return x + y

def multiply(x, y):
    return x * y

# 使用模塊層級的函式
result1 = add(5, 3)
result2 = multiply(4, 6)

print(result1)  # 輸出: 8
print(result2)  # 輸出: 24


# 使用靜態方法實現相同的功能
class MathUtils:
    @staticmethod
    def add(x, y):
        return x + y

    @staticmethod
    def multiply(x, y):
        return x * y

# 使用靜態方法，不需要實例化類別
result1 = MathUtils.add(5, 3)
result2 = MathUtils.multiply(4, 6)

print(result1)  # 輸出: 8
print(result2)  # 輸出: 24

靜態方法與類別方法的差異

靜態方法通常用於與類別相關但與實例狀態無關的操作，

類別方法通常用於需要訪問或修改類別屬性的操作。

靜態方法 square_area：使用@staticmethod裝飾器修飾。

通過類別名稱 MathOperations 調用，不需要實例化。

該方法接受一個參數 side_length，計算正方形的面積並返回結果。

類別方法 circle_area：使用 @classmethod 裝飾器修飾。

通過類別名稱 MathOperations 來調用，不需要實例化。

該方法接受兩個參數，cls 代表類別本身，radius 是計算圓形面積所需的半徑。

該方法使用了類別屬性 pi，並計算圓形的面積。

class MathOperations:
    # 類別屬性
    pi = 3.14

    # 靜態方法：計算正方形面積
    @staticmethod
    def square_area(side_length):
        return side_length ** 2

    # 類別方法：計算圓形面積
    @classmethod
    def circle_area(cls, radius):
        return cls.pi * radius ** 2

# 使用靜態方法，無需實例化
square_result = MathOperations.square_area(5)

# 使用類別方法，需使用類別名稱
circle_area_result = MathOperations.circle_area(2)

print(square_result)          # 輸出: 25
print(circle_area_result)     # 輸出: 12.56

不同的類別中使用相同的靜態方法

當靜態方法提供一些通用的、與類別相關的操作時，其他類別也可以輕鬆調用這些方法。

我們創建了兩個產品，分別是一台筆記型電腦和一部智能手機。

通過 display_price_in_local_currency 方法，我們可以將這兩個產品的價格以本地貨幣的形式顯示。

class CurrencyConverter:
    exchange_rate = 1.1  # 貨幣兌換率（假設 1 單位的本地貨幣等於 1.1 單位的外幣）

    @staticmethod
    def convert_to_foreign_currency(amount):
        return amount * CurrencyConverter.exchange_rate

class Product:
    def __init__(self, name, price):
        self.name = name
        self.price = price

    def display_price_in_local_currency(self):
        local_price = CurrencyConverter.convert_to_foreign_currency(self.price)
        print(f"{self.name} 在當地價格是: {local_price}")

# 使用範例
product1 = Product("Laptop", 1000)
product2 = Product("Smartphone", 500)

product1.display_price_in_local_currency() # 輸出 Laptop 在當地價格是: 1100.0
product2.display_price_in_local_currency()  # 輸出 Smartphone 在當地價格是: 550.0

這個範例中，CurrencyConverter 提供了一個通用的靜態方法，可以在整個應用程序中重複使用，而不需要實例化類別。Product 類別則使用了這個通用的靜態方法，以實現價格的轉換和顯示。這種結構使得代碼更加模組化和可維護。

總結

靜態方法優點:

• 模組化和可重複使用。
• 它的行為只取決於傳入的參數。這使得靜態方法更加獨立和可預測。
• 可提高程式碼組織結構： 靜態方法通常用於執行與特定類別相關的通用操作
• 模組化的設計有助於提高程式碼的可讀性，同時更容易進行維護和測試。
• 節省資源使用： 由於靜態方法無需實例化類別，這在執行某些通用操作時可能具有性能優勢。

在整理學習時，也在想裝飾器staticmethod 定義靜態方法還有沒有更好的用處，是我沒想到的

如果您知道更能發揮它的效用，在留言分享一下，謝謝