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Python 中的鸭子类型和猴子补丁

作者:AlwaysBeta
  • 2022 年 4 月 11 日
  • 本文字数:1871 字

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原文链接: Python 中的鸭子类型和猴子补丁


大家好,我是老王。


Python 开发者可能都听说过鸭子类型猴子补丁这两个词,即使没听过,也大概率写过相关的代码,只不过并不了解其背后的技术要点是这两个词而已。


我最近在面试候选人的时候,也会问这两个概念,很多人答的也并不是很好。但是当我向他们解释完之后,普遍都会恍然大悟:“哦,是这个啊,我用过”。


所以,我决定来写一篇文章,探讨一下这两个技术。

鸭子类型

引用维基百科中的一段解释:


鸭子类型duck typing)在程序设计中是动态类型的一种风格。在这种风格中,一个对象有效的语义,不是由继承自特定的类或实现特定的接口,而是由"当前方法和属性的集合"决定。


更通俗一点的说:


当看到一只鸟走起来像鸭子、游泳起来像鸭子、叫起来也像鸭子,那么这只鸟就可以被称为鸭子。


也就是说,在鸭子类型中,关注点在于对象的行为,能作什么;而不是关注对象所属的类型。


我们看一个例子,更形象地展示一下:


# 这是一个鸭子(Duck)类class Duck:    def eat(self):        print("A duck is eating...")
def walk(self): print("A duck is walking...")

# 这是一个狗(Dog)类class Dog: def eat(self): print("A dog is eating...")
def walk(self): print("A dog is walking...")

def animal(obj): obj.eat() obj.walk()

if __name__ == '__main__': animal(Duck()) animal(Dog())
复制代码


程序输出:


A duck is eating...A duck is walking...A dog is eating...A dog is walking...
复制代码


Python 是一门动态语言,没有严格的类型检查。只要 DuckDog 分别实现了 eatwalk 方法就可以直接调用。


再比如 list.extend() 方法,除了 list 之外,dicttuple 也可以调用,只要它是可迭代的就都可以调用。


看过上例之后,应该对「对象的行为」和「对象所属的类型」有更深的体会了吧。


再扩展一点,其实鸭子类型和接口挺像的,只不过没有显式定义任何接口。


比如用 Go 语言来实现鸭子类型,代码是这样的:


package main
import "fmt"
// 定义接口,包含 Eat 方法type Duck interface { Eat()}
// 定义 Cat 结构体,并实现 Eat 方法type Cat struct{}
func (c *Cat) Eat() { fmt.Println("cat eat")}
// 定义 Dog 结构体,并实现 Eat 方法type Dog struct{}
func (d *Dog) Eat() { fmt.Println("dog eat")}
func main() { var c Duck = &Cat{} c.Eat()
var d Duck = &Dog{} d.Eat()
s := []Duck{ &Cat{}, &Dog{}, } for _, n := range s { n.Eat() }}
复制代码


通过显式定义一个 Duck 接口,每个结构体实现接口中的方法来实现。

猴子补丁

猴子补丁Monkey Patch)的名声不太好,因为它会在运行时动态修改模块、类或函数,通常是添加功能或修正缺陷。


猴子补丁在内存中发挥作用,不会修改源码,因此只对当前运行的程序实例有效。


但如果滥用的话,会导致系统难以理解和维护。


主要有两个问题:


  1. 补丁会破坏封装,通常与目标紧密耦合,因此很脆弱

  2. 打了补丁的两个库可能相互牵绊,因为第二个库可能会撤销第一个库的补丁


所以,它被视为临时的变通方案,不是集成代码的推荐方式。


按照惯例,还是举个例子来说明:


# 定义一个Dog类class Dog:    def eat(self):        print("A dog is eating ...")

# 在类的外部给 Dog 类添加猴子补丁def walk(self): print("A dog is walking ...")

Dog.walk = walk
# 调用方式与类的内部定义的属性和方法一样dog = Dog()dog.eat()dog.walk()
复制代码


程序输出:


A dog is eating ...A dog is walking ...
复制代码


这里相当于在类的外部给 Dog 类增加了一个 walk 方法,而调用方式与类的内部定义的属性和方法一样。


再举一个比较实用的例子,比如我们常用的 json 标准库,如果说想用性能更高的 ujson 代替的话,那势必需要将每个文件的引入:


import json
复制代码


改成:


import ujson as json
复制代码


如果这样改起来成本就比较高了。这个时候就可以考虑使用猴子补丁,只需要在程序入口加上:


import json  import ujson  

def monkey_patch_json(): json.__name__ = 'ujson' json.dumps = ujson.dumps json.loads = ujson.loads

monkey_patch_json()
复制代码


这样在以后调用 dumpsloads 方法的时候就是调用的 ujson 包,还是很方便的。


但猴子补丁就是一把双刃剑,问题也在上文中提到了,看需,谨慎使用吧。


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