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Python 开发者可能都据说过鸭子类型和猴子补丁这两个词,即使没听过,也大概率写过相干的代码,只不过并不了解其背地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。然而当我向他们解释完之后,广泛都会恍然大悟:“哦,是这个啊,我用过”。
所以,我决定来写一篇文章,讨论一下这两个技术。
鸭子类型
引用维基百科中的一段解释:
鸭子类型(duck typing)在程序设计中是动静类型的一种风格。在这种风格中,一个对象无效的语义,不是由继承自特定的类或实现特定的接口,而是由 ” 以后方法和属性的会合 ” 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,那么这只鸟就可能被称为鸭子。
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。
咱们看一个例子,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
程序输入:
A duck is eating…
A duck is walking…
A dog is eating…
A dog is walking…
复制代码
Python 是一门动静语言,没有严格的类型查看。只需 Duck 和 Dog 别离实现了 eat 和 walk 方法就可能间接调用。
再比如 list.extend() 方法,除了 list 之外,dict 和 tuple 也可能调用,只需它是可迭代的就都可能调用。
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。
再扩大一点,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,蕴含 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静修改模块、类或函数,通常是增加功能或修改缺点。
猴子补丁在内存中发挥作用,不会修改源码,因此只对以后运行的程序实例无效。
但如果滥用的话,会导致零碎难以理解和保护。
次要有两个问题:
补丁会破坏封装,通常与目标紧密耦合,因此很软弱
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打算,不是集成代码的推荐形式。
按照常规,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 ...")
在类的内部给 Dog 类增加猴子补丁
def walk(self):
print("A dog is walking ...")
Dog.walk = walk
调用形式与类的外部定义的属性和方法一样
dog = Dog()
dog.eat()
dog.walk()
复制代码
程序输入:
A dog is eating …
A dog is walking …
复制代码
这里相当于在类的内部给 Dog 类减少了一个 walk 方法,而调用形式与类的外部定义的属性和方法一样。
再举一个比较实用的例子,比如咱们罕用的 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。这个时候就可能考虑使用猴子补丁,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
这样在当前调用 dumps 和 loads 方法的时候就是调用的 ujson 包,还是很便利的。