Python 中的鴨子類型和猴子補丁
大家好，我是老王。
Python 開發(fā)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，只不過并不了解其背后的技術要點是這兩個詞而已。
我最近在面試候選人的時候，也會問這兩個概念，很多人答的也并不是很好。但是當我向他們解釋完之后，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，探討一下這兩個技術。
鴨子類型
引用維基百科中的一段解釋：
鴨子類型（duck typing）在程序設計中是動態(tài)類型的一種風格。在這種風格中，一個對象有效的語義，不是由繼承自特定的類或實現(xiàn)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：
當看到一只鳥走起來像鴨子、游泳起來像鴨子、叫起來也像鴨子，那么這只鳥就可以被稱為鴨子。
也就是說，在鴨子類型中，關注點在于對象的行為，能作什么；而不是關注對象所屬的類型。
我們看一個例子，更形象地展示一下：
#?這是一個鴨子（Duck）類
class?Duck:
????def?eat(self):
????????print("A?duck?is?eating...")
????def?walk(self):
????????print("A?duck?is?walking...")
#?這是一個狗（Dog）類
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())
程序輸出：
A?duck?is?eating...
A?duck?is?walking...
A?dog?is?eating...
A?dog?is?walking...
Python 是一門動態(tài)語言，沒有嚴格的類型檢查。只要 Duck 和 Dog 分別實現(xiàn)了 eat 和 walk 方法就可以直接調用。
再比如 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。
看過上例之后，應該對「對象的行為」和「對象所屬的類型」有更深的體會了吧。
再擴展一點，其實鴨子類型和接口挺像的，只不過沒有顯式定義任何接口。
比如用 Go 語言來實現(xiàn)鴨子類型，代碼是這樣的：
package?main
import?"fmt"
//?定義接口，包含?Eat?方法
type?Duck?interface?{
?Eat()
}
//?定義?Cat?結構體，并實現(xiàn)?Eat?方法
type?Cat?struct{}
func?(c?*Cat)?Eat()?{
?fmt.Println("cat?eat")
}
//?定義?Dog?結構體，并實現(xiàn)?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()
?}
}
通過顯式定義一個 Duck 接口，每個結構體實現(xiàn)接口中的方法來實現(xiàn)。
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(tài)修改模塊、類或函數(shù)，通常是添加功能或修正缺陷。
猴子補丁在內存中發(fā)揮作用，不會修改源碼，因此只對當前運行的程序實例有效。
但如果濫用的話，會導致系統(tǒng)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：
#?定義一個Dog類
class?Dog:
????def?eat(self):
????????print("A?dog?is?eating?...")
#?在類的外部給?Dog?類添加猴子補丁
def?walk(self):
????print("A?dog?is?walking?...")
Dog.walk?=?walk
#?調用方式與類的內部定義的屬性和方法一樣
dog?=?Dog()
dog.eat()
dog.walk()
程序輸出：
A?dog?is?eating?...
A?dog?is?walking?...
這里相當于在類的外部給 Dog 類增加了一個 walk 方法，而調用方式與類的內部定義的屬性和方法一樣。
再舉一個比較實用的例子，比如我們常用的 json 標準庫，如果說想用性能更高的 ujson 代替的話，那勢必需要將每個文件的引入：
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()
這樣在以后調用 dumps 和 loads 方法的時候就是調用的 ujson 包，還是很方便的。
但猴子補丁就是一把雙刃劍，問題也在上文中提到了，看需，謹慎使用吧。
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