Python类中如何定义多个构造器方法重载和泛方法

2023-05-11 05:26| 来源: 网络整理| 查看: 265

什么是“泛方法”？

由多个方法组成的方法，这些方法为不同的类型实现相同的操作。

举个栗子

现在有个需求，需要你通过以下几种方式创建一个自定义的日期类（CustomDate）：

时间戳

年、月、日（包含三个整数的元组）

ISO 格式的字符串

Datetime 类

一般实现from datetime import date, datetime class CustomDate: def __init__(self, arg): if isinstance(arg, (int, float)): self.__date = date.fromtimestamp(arg) elif isinstance(arg, tuple) and len(arg) == 3 and all(map(lambda x: isinstance(x, int), arg): self.__date = date(*arg) elif isinstance(arg, str): self.__date = date.fromisoformat(arg) elif isinstance(arg, datetime): self.__date = datetime.date() else: raise TypeError("could not create instance from " + type(arg).__name__) @property def date(): return self.__date登录后复制

注：这里暂不讨论传入的日期/时间戳合不合法，仅仅只对类型做大致判断。

有没有更好的方式？

我们可以将不同的构建方式拆分为多个方法，并利用 functools 中的 singledispatchmethod 装饰器来根据传入的参数类型决定调用哪个方法。

from datetime import date, datetime from functools import singledispatchmethod class CustomDate: @singledispatchmethod def __init__(self, arg): raise TypeError("could not create instance from " + type(arg).__name__) @__init__.register(int) @__init__.register(float) def __from_timestamp(self, arg): self.__date = date.fromtimestamp(arg) @__init__.register(tuple) def __from_tuple(self, arg): if len(arg) == 3 and all(map(lambda x: isinstance(x, int), arg)): self.__date = date(*arg) else: raise ValueError("could not create instance from a malformed tuple") @__init__.register(str) def __from_isoformat(self, arg): self.__date = date.fromisoformat(arg) @__init__.register(datetime) def __from_datetime(self, arg): self.__date = arg.date() @property def date(self): return self.__date登录后复制

这样一来，我们便能将每种参数类型的初始化独立成一个个的方法了。

缺点#1 单分派

在调用期间应该使用哪个方法实现由分派算法决定。如果该算法只基于单个参数的类型来决定使用哪个方法实现，则称其为单分派。

singledispatchmethod 就是就是单分派的。也就是说，只有第一个参数会作为考量。这在实际业务中是远远不足的。

#2 不支持 typing

然而，如上，对元组中元素类型判断还是需要我们用 if/else 实现。也就是说，我们不能使用 typing.Tuple[int, int, int]。

作为一种折中的方案，或许我们可以定义一个 ThreeIntTuple 类来对其进行限定，将这些判断从 CustomDate 类中隔离开来。

这里仅提供一个思路让大家参考，我就不实现了（因为我们有更好的方式 xD）。

替代方案：multimethod 库

这个库不是标准库之一，需要通过 pip 安装：

pip install multimethod登录后复制优势

multimethod 采用的是多分派算法，能更好地满足更复杂的场景。此外，该库对 typing 中的类型也有不错的支持。

更更好的实践方式

回到上面的问题，我们可以这么改进：

使用 multimethod 方法来替代 singledispatchmethod；

使用 Tuple[int, int, int] 来替代 tuple，不再需要手动校验元组的长度和元素类型了；

from datetime import date, datetime from typing import Tuple, Union from multimethod import multimethod class CustomDate: @multimethod def __init__(self, arg): raise TypeError("could not create instance from " + type(arg).__name__) @__init__.register def __from_timestamp(self, arg: Union[int, float]): self.__date = date.fromtimestamp(arg) @__init__.register def __from_tuple(self, arg: Tuple[int, int, int]): self.__date = date(*arg) @__init__.register def __from_isoformat(self, arg: str): self.__date = date.fromisoformat(arg) @__init__.register def __from_datetime(self, arg: datetime): self.__date = arg.date() @property def date(self): return self.__date登录后复制究极好的实践方式（真正的方法重载）

在此之前，先问大家一个简单的问题（这跟我们之后的内容有很大的联系）：

class A: def a(self): print(1) def a(self): print(2) A().a()登录后复制

以上这段代码会输出什么？还是会抛出错误？

输出 2。

在 Python 中，如果定义了重名的方法，最后一个方法是会覆盖掉之前的方法的。

但你或许不知，我们可以通过元类（metaclass）来改变这一行为：

class MetaA(type): class __prepare__(dict): def __init__(*args): pass def __setitem__(self, key, value): if self.get('a'): # Line 7 super().__setitem__('b', value) # Line 8 else: super().__setitem__(key, value) class A(metaclass=MetaA): def a(self): print(1) def a(self): print(2) A().a() # => 1 A().b() # => 2 # Line 22登录后复制

在第 7 和第 8 行，我们将重名的 a 方法改名为 b，并在第 22 行成功地调用它了。

multimethod 的维护者们很好地运用了这一点，对重名的方法进行了处理，以达到一种“特殊的效果”。

回到正题，我们可以做出如下改进：

将 multimethod.multidata 设置为 CustomDate 类的元类；

将所有方法命名为 __init__。

from datetime import date, datetime from typing import Tuple, Union from multimethod import multimeta class CustomDate(metaclass=multimeta): def __init__(self, arg: Union[int, float]): self.__date = date.fromtimestamp(arg) def __init__(self, arg: Tuple[int, int, int]): self.__date = date(*arg) def __init__(self, arg: str): self.__date = date.fromisoformat(arg) def __init__(self, arg: datetime): self.__date = arg.date() def __init__(self, arg): raise TypeError("could not create instance from " + type(arg).__name__) @property def date(self): return self.__date登录后复制

从效果上来看，这完全和静态语言的方法重载一模一样！

以上就是Python类中如何定义多个构造器方法重载和泛方法的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！

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