在 Python 中，静态变量通常是通过类属性来实现的。静态变量是指与类相关联而不是与类的实例相关联的变量。这意味着无论创建多少个类的实例，静态变量都只有一份副本，共享给所有实例。通常，静态变量用于存储与整个类相关的数据，而不是与特定实例相关的数据。
什么是类？
类可以被定义为模板或蓝图（以创建对象），从而允许有效地存储和处理数据。它也可以被假定为用户定义的数据类型，具有自己的一组属性和条件。属性和方法是用于描述属性的术语。
什么是对象（实例）？
对象是一个类实例，包含模板（类）中定义的所有属性和函数（包括它们的值）。（假设它是为数据类型创建的变量。）
一个类可以包含多个实例，每个实例都保存不同的属性值，就像数据类型可以有许多变量，每个变量都包含不同的值一样。
什么是静态变量？
实例变量对于每个实例可以是唯一的，但有时需要整个类共有的属性。静态变量是对整个类保持公共的变量，即不是为每个实例创建一个副本，而是由所有实例共享相同的内存空间。静态变量也称为在类内部但在方法外部定义的变量。
由于静态变量仅限于类，因此也称为类变量。对象不能影响类变量，静态变量也不能改变对象的条件。
Python 中静态变量的特点
1. 静态变量被称为类变量，因为它只属于定义它的类。
2. 类的所有对象共享静态变量的相同副本。
示例：玩具厂
假设要制造一批宽度和高度相同但长度和颜色不同的乐高积木。
可以将类假设为包含乐高积木的公共属性的蓝图。每个乐高积木都将成为此类的对象，因为它是蓝图的副本，但带有值。宽度和高度是类的静态变量，因为它们对于批次的所有乐高积木保持不变（并且通用）。
现在，让我们学习如何使用玩具工厂在 Python 中创建和访问静态变量。
如何在Python中创建静态变量？
在 Python 中创建静态变量的方法有很多种。
方法一：在类中声明变量
如果您熟悉其他编程语言，您就会知道使用“static”关键字来声明静态变量。Python 没有“static”关键字来声明静态变量。
在Python中，您 只需在类中声明一个变量，注意它不应该在任何方法中，并且该变量将被称为静态变量或类变量。很容易，对吧？
尝试为我们假设的玩具工厂创建代码：
# 创建乐高积木的蓝图（类）
# 假设长度单位为厘米
class Lego:
# 声明静态变量
width = 5 # 静态变量
height = 5 # 静态变量
# 声明构造函数，接受长度和颜色作为参数
# 请记住 'self'（对象）会传递给每个方法
def __init__(self, length, colour):
self.length = length # 实例变量
self.colour = colour
print('制造了一块颜色为' + colour + '的积木。')
# 创建乐高积木的对象（块）
block1 = Lego(10, '红色')
block2 = Lego(5, '蓝色')
输出：
制造了一块颜色为红色的积木。
制造了一块颜色为蓝色的积木。上述方法是创建静态变量最简单的方法。
方法2：使用hasattr()方法
Python 还提供了 hasattr() 方法，这是一种内置方法，用于检查对象（传递的参数）是否具有给定的属性。 如果对象具有给定的属性（property），则返回True ，否则返回 False。有两种方法可以使用 hasattr() 方法 –
在构造函数中使用 hasattr() 方法
我们可以通过在构造函数中使用 hasattr() 方法来创建静态变量，以检查是否创建了类变量（静态变量）。您应该知道，我们可以使用“className.staticVariable”格式访问静态变量。
让我们看一下下面的代码，了解如何在构造函数中使用 hasattr() 方法声明静态变量：
# 创建乐高积木的蓝图（类）
# 假设长度单位为厘米
class Lego:
# 声明构造函数，接受长度和颜色作为参数
# 请记住 'self'（对象）会传递给每个方法
def __init__(self, length, colour):
# 检查类 Lego 是否具有属性 width
if not hasattr(Lego, 'width'):
print('创建了静态变量')
Lego.width = 5 # 类/静态变量
if not hasattr(Lego, 'height'):
print('创建了静态变量')
Lego.height = 5 # 类/静态变量
self.length = length
self.colour = colour
print('制造了一块颜色为' + colour + '的积木。')
# 创建乐高积木的对象（块）
block1 = Lego(10, '红色')
block2 = Lego(5, '蓝色')
我们使用了“ not hasattr() ”，因为传递的参数（即我们的乐高类）没有属性“宽度”和“高度”。因此，当我们创建第一个实例时，该方法返回 false。为了更好地观察，我在两个 if 块中添加了一条打印语句。输出如下：
创建了静态变量
创建了静态变量
制造了一块颜色为蓝色的积木。
制造了一块颜色为蓝色的积木。您会想知道为什么在创建第一个对象（block1）后不重复“静态变量创建”行？这是因为一旦为 Lego 类创建了变量“width”和“height”，那么当再次调用 hasattr() 方法时，它会返回 False，即 Lego 类已经具有上述属性。
b. 在方法内部使用 hasattr() 方法
当您必须仅在调用某个方法时创建静态变量时，此方法很有用。假设要添加一个名为“blocks”的静态变量到我们的类中。我们可以创建一个方法，向我们引入“blocks”变量。查看下面的代码以获得更好的参考 –
# 创建乐高积木的蓝图（类）
# 假设长度单位为厘米
class Lego:
# 声明构造函数，接受长度和颜色作为参数
# 请记住 'self'（对象）会传递给每个方法
def __init__(self, length, colour):
self.length = length
self.colour = colour
print('制造了一块颜色为' + colour + '的积木。')
# 使用方法来创建一个静态变量
def staticMethod(self):
if not hasattr(Lego, 'blocks'): # 使用 hasattr() 函数
Lego.blocks = 12 # 创建类变量
print('创建了乐高积木的静态变量')
# 创建乐高积木的对象（块）
block1 = Lego(10, '红色')
block2 = Lego(5, '蓝色')
# print(block1.blocks)
block1.staticMethod()
print(block1.blocks) # 使用对象访问静态变量 blocks
print(block2.blocks) # 使用对象访问静态变量 blocks
您会注意到，如果在调用创建的 staticMethod() 之前运行注释 #print(block1.blocks) ，它会给我们一个错误，因为静态变量“blocks”在您调用之前不会被创建方法。
输出：
制造了一块颜色为红色的积木。
制造了一块颜色为蓝色的积木。
创建了乐高积木的静态变量
12
12您是否注意到我们没有通过第二个对象调用 staticMethod()，但它却能够访问“blocks”变量？因此，证明我们的静态变量已创建。
如何在Python中访问静态变量？
到目前为止，我们已经学习了如何创建静态变量；现在让我们看看如何访问这些静态变量以便我们可以使用它们。
方法一：使用类名
我们可以直接使用类名来调用静态变量（类变量）。相同的情况可以有两个用例 –
(i) 访问类中的静态变量
(ii) 在main方法中调用静态变量
这两种方法都显示如下：
# 创建乐高积木的蓝图（类）
# 假设长度单位为厘米
class Lego:
# 声明静态变量
width = 5 # 静态变量
height = 5 # 静态变量
# 声明构造函数，接受长度和颜色作为参数
def __init__(self, length, colour):
self.length = length # 实例变量
self.colour = colour
print('制造了一块颜色为' + colour + '的积木。')
# 创建一个方法来访问类内的静态变量
def printStatic(self):
print('静态变量的值为：宽度 = ', Lego.width, ' 和 高度 = ', Lego.height)
# 创建乐高积木的对象（块）
block1 = Lego(10, '红色')
block2 = Lego(5, '蓝色')
# 在主方法中使用类名调用静态变量
print(Lego.width)
# 调用方法以显示访问静态变量的方式
block1.printStatic()
输出：
制造了一块颜色为红色的积木。
制造了一块颜色为蓝色的积木。
5
静态变量的值为：宽度 = 5 和高度= 5方法 2：使用对象名称
也可以使用对象的名称来调用类变量。看看下面的代码：
# 创建一个乐高积木蓝图（类）
# 假定尺寸单位为厘米
class Lego:
# 声明静态变量
width = 5 # 静态变量
height = 5 # 静态变量
# 声明构造函数，接受长度和颜色作为参数
def __init__(self, length, colour):
self.length = length # 实例变量
self.colour = colour
print('制造了一块颜色为' + colour + '的积木。')
# 创建一个 Lego 类的对象（积木块）
block1 = Lego(10, '红色')
block2 = Lego(5, '蓝色')
# 使用对象调用静态变量
print(block1.width)
print(block2.height)
输出：
制造了一块颜色为红色的积木。
制造了一块颜色为蓝色的积木。
5
5请记住，在 Python 中，只能通过对象访问静态变量。您不能使用类的实例来更改静态变量。例如 –
# 创建一个乐高积木蓝图（类）
# 假定尺寸单位为厘米
class Lego:
# 声明静态变量
width = 5 # 静态变量
height = 5 # 静态变量
# 声明构造函数，接受长度和颜色作为参数
def __init__(self, length, colour):
self.length = length # 实例变量
self.colour = colour
print('制造了一块颜色为' + colour + '的积木。')
# 创建一个 Lego 类的对象（积木块）
block1 = Lego(10, '红色')
block2 = Lego(5, '蓝色')
# 使用对象调用静态变量
print('积木块1的宽度: ', block1.width)
print('积木块2的宽度: ', block2.height)
# 通过对象访问静态变量以更改其值
block1.width = 10
print('积木块1的宽度: ', block1.width)
print('积木块2的宽度: ', block2.width)
print('积木块的宽度: ', Lego.width)
在上面的代码中，我们尝试使用对象“block1”更改静态变量“width”的值。
输出：
制造了一块颜色为红色的积木。
制造了一块颜色为蓝色的积木。
积木块1的宽度: 5
积木块2的宽度: 5
积木块1的宽度: 10
积木块2的宽度: 5
积木块的宽度: 5请记住，您不能使用对象更改静态变量。它只会为该对象创建该变量的新实例。
方法3：使用__class__方法
访问静态变量的另一种方法是使用 __class__ 方法。您可以通过在对象的帮助下调用静态变量来访问静态变量。
基本语法：
objectName.__class__.staticVariableName
可以称为使用类名间接访问静态变量。下面我们看看它的实现：
# 创建一个乐高积木蓝图（类）
# 假定尺寸单位为厘米
class Lego:
# 声明静态变量
width = 5 # 静态变量
height = 5 # 静态变量
# 声明构造函数，接受长度和颜色作为参数
def __init__(self, length, colour):
self.length = length # 实例变量
self.colour = colour
print('制造了一块颜色为' + colour + '的积木。')
# 创建一个 Lego 类的对象（积木块）
block1 = Lego(10, '红色')
block2 = Lego(5, '蓝色')
# 使用 __class__ 方法调用静态变量
print('积木块的宽度: ', block1.__class__.width)
# 注意点操作符的重要性。
.__class__. 调用实例（block1）的类，因此返回“width”变量的值，以类（Lego）为参考。
输出：
制造了一块颜色为红色的积木。
制造了一块颜色为蓝色的积木。
积木块的宽度: 5方法 4：使用 type() 方法
该方法可以看作是通过Class对静态变量的间接调用。type() 方法返回我们作为参数传递给它的变量的数据类型。当一个对象作为参数传递给 type() 方法时，它将返回 Class。让我们看看下面的语法 –
# 创建一个乐高积木蓝图（类）
# 假定尺寸单位为厘米
class Lego:
# 声明静态变量
width = 5 # 静态变量
height = 5 # 静态变量
# 声明构造函数，接受长度和颜色作为参数
def __init__(self, length, colour):
self.length = length # 实例变量
self.colour = colour
print('制造了一块颜色为' + colour + '的积木。')
# 创建一个 Lego 类的对象（积木块）
block1 = Lego(10, '红色')
print('积木块1的高度: ', block1.height )
print("积木块的高度: ", type(block1).height)
输出：
制造了一块颜色为红色的积木。
积木块1的高度: 5
积木块的高度: 5静态变量的优点：
- 内存效率：由于静态变量在类的所有实例之间共享，因此它们可以通过避免创建相同数据的多个副本来节省内存。
- 共享状态：静态变量可以提供一种在类的所有实例之间维护共享状态的方法，允许所有实例访问和修改相同的数据。
- 易于访问：可以使用类名本身来访问静态变量，而不需要类的实例。这可以更方便地访问和修改存储在静态变量中的数据。
- 初始化：静态变量可以在类定义时进行初始化，这样很容易确保变量有一个有效的起始值。
- 可读性：静态变量可以提高代码的可读性，因为它们清楚地表明存储在变量中的数据在类的所有实例之间共享。
静态变量的缺点：
- 不灵活：静态变量可能不灵活，因为它们的值在类的所有实例之间共享，因此很难为不同的实例提供不同的值。
- 隐藏依赖：静态变量可以在代码的不同部分之间创建隐藏依赖，从而使代码难以理解和修改。
- 线程安全：静态变量在多线程环境中可能会出现问题，因为如果同步不正确，它们可能会引入竞争条件和同步问题。
- 命名空间污染：静态变量可以添加到类的命名空间中，可能导致名称冲突并使代码更难维护。
- 测试：静态变量会使编写有效的单元测试变得更加困难，因为静态变量的状态可能会影响类及其方法的行为。
总体而言，静态变量可以成为 Python 编程中的有用工具，但应谨慎使用它们并注意潜在的缺点，例如不灵活性、隐藏依赖项和线程安全问题。
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