用于预定义类创建的元类与继承

Posted 2023-02-23

【中文标题】用于预定义类创建的元类与继承

【英文标题】：Metaclass vs inheritance for predefined class creation

【发布时间】：2019-01-26 03:48:58

【问题描述】：

我正在为一个程序编写一些代码，该程序将能够运行一些软件、读取输入/输出并在此过程中进行一些数据处理。例如：（这不是真实情况，只是提供一个想法）

class MusicFile(object):
   extension = [""]

   def setup(self):
       #set up the data

   def runsoftware(self):
       #play the song

class MP3(MusicFile):
   extension = [".mp3"]

   def setup(self):
       #setupMP3file

   def runsoftware(self):
       #runMP3software

我有大约 4 个通用类，然后文件扩展名将被定义和处理不同。每个类都有其工作所需的定义数量的方法。目前，仅支持一个或两个文件扩展名，但我想保留一个结构，让其他人可以轻松地（也许是直观地）添加更多扩展名。

我从事编码工作的时间不长，我接到了这项任务，我希望以最好的方式完成这项任务。

元类的使用适合这种情况吗？为了设置一些必须包含我之前定义的方法的严格类，这样它将在所有这些类中保持一致。我应该坚持简单的继承吗？

我希望能够注册MusicFile 的所有子类，以便能够实例化正确的子类（例如，给定文件路径）。

我读过关于元类的文章，它们似乎很适合这种情况，但由于我也读过如果你不太了解它们就不需要使用它们，我想问一下征求您的专家意见。

【参考方案1】：

此答案仅适用于 Python 3.6+。如果您可以选择升级到最新的 Python 版本，there are numerous reasons why you should 和以下可能就是其中之一。

Python 3.6 引入了__init_subclass__ 挂钩，该挂钩在类被子类化后执行。

class MusicFile:
    _register = 

    def __init_subclass__(cls, **kwargs):
        if not hasattr(cls, 'extension'):
            raise ValueError(cls.__name__ + ' has no extension')

        MusicFile._register.update(e: cls for e in cls.extension)

    @classmethod
    def get_class_by_extension(cls, ext):
        return cls._register.get(ext)

示例

class MP3(MusicFile):
    extension = ['mp3']

class MIDI(MusicFile):
    extension = ['midi']

MusicFile.get_class_by_extension('mp3') # <class '__main__.MP3'>
MusicFile.get_class_by_extension('midi') # <class '__main__.MIDI'>

请注意，这与the factory approach suggested by bipll 非常相似，但采用更直接和可维护的方式。

【参考方案2】：

我希望能够注册 MusicFile 的所有子类，以便能够实例化正确的子类（例如，给定文件路径）。

所以你可能想要实现a Factory？

这个工厂可能可以用元类自动构建。我看到的一个严重问题是使用类自己的extension 成员来注册它，所以对我来说，元类的永恒竞争更容易完成，装饰器：

class MusicFile(object):
    known_types = 

    @staticmethod
    def processor(ext):
        return MusicFile.known_types[ext]()

def file_types(*exts):
    def registered_class(cls):
        for ext in exts: MusicFile.known_types[ext] = cls
        return cls
    return registered_class

@file_types('mp3')
class Mp3(MusicFile):
    def greet(self):
        print 'Hi .mp3!'

@file_types('mid', 'midi')
class Midi(MusicFile):
    def greet(self):
        print 'Hi, Music Instruments Digital Interface!'

pcsor = MusicFile.processor('mp3')
pcsor.greet()                      # Hi .mp3!
pcsor = MusicFile.processor('mid')
pcsor.greet()                      # Hi, Music Instruments Digital Interface!
pcsor = MusicFile.processor('midi')
pcsor.greet()                      # Hi, Music Instruments Digital Interface!
pcsor = MusicFile.processor('s3m') # KeyError: 's3m'
pcsor.greet()

【讨论】：

确实，我使用了工厂，所以创建了正确的对象，但也许每次添加新的子类型时，它看起来的字典都可以由元类构建？我想知道元类的一个好的用途是否是创建一个约束，以限制类必须如何看待（例如，它的方法）才能使其发挥作用