Odpowiedź.

W Pythonie metody występują w trzech głównych typach: metody instancji, metody klasowe i metody statyczne. Historycznie Python wspierał tylko metody instancji (z pierwszym parametrem self). Z czasem pojawiła się potrzeba dodatkowych typów metod: dostępnych przez klasę bez powiązania z obiektem i z dostępem do samej klasy.

Problem: często potrzebne są metody, które nie zależą od stanu instancji obiektu (na przykład metody fabryczne) lub które nie potrzebują kontekstu klasy, ale logicznie wchodzą w strukturę klasy.

Rozwiązanie: używane są dekoratory @classmethod i @staticmethod.

Zwykła metoda instancji (self) działa z konkretnym obiektem, może odczytywać i zmieniać jego stan.
Metoda klasowa (cls) otrzymuje jako pierwszy argument samą klasę (a nie instancję), co jest przydatne dla fabryk i funkcji pomocniczych.
Metoda statyczna nie otrzymuje ani self, ani cls; to po prostu funkcja wewnątrz klasy, którą wygodnie jest tak logicznie pogrupować.

Przykład kodu:

class Example:
    def instance_method(self):
        return f'instancja: {self}'

    @classmethod
    def class_method(cls):
        return f'klasa: {cls}'

    @staticmethod
    def static_method():
        return 'statyczna'

Kluczowe cechy:

Zwykłe metody zawsze działają z self (instancja klasy).
Metody klasowe są potrzebne do pracy z klasą bez tworzenia instancji.
Metody statyczne są przydatne dla "funkcji pomocniczych" klasy, które nie wymagają kontekstu klasy lub obiektu.

Pytania z haczykiem.

Czy metoda statyczna może odnosić się do atrybutów klasy i instancji?

Nie, metoda statyczna nie otrzymuje odniesienia ani do klasy, ani do obiektu.

class A:
    x = 10
    @staticmethod
    def f():
        # print(self.x)  # Błąd
        pass

Czy metody klasowe mogą być nadpisywane w klasach pochodnych?

Tak, przy wywoływaniu classmethod przez potomka, pierwszym argumentem zawsze będzie faktyczna klasa, a nie rodzic.

class Base:
    @classmethod
    def name(cls):
        return cls.__name__

class Child(Base):
    pass

Child.name()  # "Child"

Dlaczego nie można używać self w metodach klasowych?

Ponieważ metoda klasowa nie jest powiązana z konkretnym obiektem, a z klasą jako całością; self nie jest dostępne bez stworzenia instancji.

Typowe błędy i antywzorce

Mylić staticmethod i classmethod.
Próbować odnosić się do self z classmethod (lub odwrotnie).
Używać staticmethod tam, gdzie potrzebny jest dostęp do klasy.

Przykład z życia

Negatywny przypadek

Metoda fabryczna została zdefiniowana jako staticmethod, a wewnątrz próbuje się stworzyć instancję klasy przez self, co prowadzi do błędów lub duplikacji kodu.

Zalety:

Wydawało się łatwiej zadeklarować metodę statyczną.

Wady:

Nie można poprawnie tworzyć instancji klas pochodnych — zawsze zwracana jest klasa bazowa.

Pozytywny przypadek

Fabryka została zadeklarowana przez classmethod, wewnątrz używany jest faktyczny klasa (cls) do tworzenia instancji. Potomkowie są poprawnie tworzeni przez tę fabrykę.