Python 中的鴨子類型和猴子補丁

大家好，我是老王。

Python 開發者可能都聽說過鴨子類型和猴子補丁這兩個詞，即使沒聽過，也大概率寫過相關的代碼，只不過並不了解其背後的技術要點是這兩個字而已。

我最近在面試候選人的時候，也會問這兩個概念，很多人答的也不是很好。但是當我向他們解釋完之後，普遍都會恍然大悟：「哦，是這個啊，我用過」。

所以，我決定來寫一篇文章，探討一下這兩種技巧。

鴨子類型

引用維基百科中的一段解釋：

鴨子類型(duck typing)在程式設計中是動態類型的風格。在這種風格中，一個物件有效的語義，不是由繼承自特定的類別或實作特定的接口，而是由"當前方法和屬性的集合"決定。

更通俗一點的說：

當看到一隻鳥走起來像鴨子、游泳起來像鴨子、叫起來也像鴨子，那麼這隻鳥就可以被稱為鴨子。

也就是說，在鴨子類型中，關注點在於物件的行為，能作什麼;而不是專注於物件所屬的類型。

我們看一個例子，更形像地展示一下：

# 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())

程式輸出：

A duck is eating...
A duck is walking...
A dog is eating...
A dog is walking...

Python 是一門動態語言，沒有嚴格的類型檢查。只要 Duck 和 Dog 分別實作了 eat 和 walk 方法就可以直接呼叫。

再例如 list.extend() 方法，除了 list 之外，dict 和 tuple 也可以調用，只要它是可迭代的就都可以調用。

看過上例之後，應該對「物件的行為」和「物件所屬的類型」有更深的體會了吧。

再擴展一點，其實鴨子類型和介面挺像的，只不過沒有明確定義任何介面。

例如用 Go 語言來實現鴨子類型，程式碼是這樣的：

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()
 }
}

透過明確定義一個 Duck 接口，每個結構體實現接口中的方法來實現。

猴子補丁

猴子補丁(Monkey Patch)的名聲不太好，因為它會在運行時動態修改模組、類別或函數，通常是新增功能或修正缺陷。

猴子補丁在記憶體中發揮作用，不會修改原始碼，因此只對目前運行的程式實例有效。

但如果濫用的話，會導致系統難以理解和維護。

主要有兩個問題：

• 補丁會破壞封裝，通常與目標緊密耦合，因此很脆弱
• 打了補丁的兩個函式庫可能相互牽絆，因為第二個庫可能會撤銷第一個庫的補丁

所以，它被視為臨時的變通方案，不是集成代碼的推薦方式。

按照慣例，還是舉個例子來說明：

# 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()

程式輸出：

A dog is eating ...
A dog is walking ...

這裡相當於在類別的外部為Dog 類別增加了一個walk 方法，而呼叫方式與類別的內部定義的屬性和方法一樣。

再舉一個比較實用的例子，例如我們常用的json 標準函式庫，如果說想用效能更高的ujson 取代的話，勢必需要將每個檔案的引入：

import json

改成：

import ujson as json

如果這樣改起來成本就比較高了。這個時候就可以考慮使用猴子補丁，只需要在程式入口加上：

import json
import ujson


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


monkey_patch_json()

這樣在以後呼叫 dumps 和 loads 方法的時候就是呼叫的 ujson 包，還是很方便的。

但猴子補丁就是一把雙面刃，問題也在上文提到了，看需，謹慎使用吧。

以上是Python 中的鴨子類型和猴子補丁的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！