是否可以在 Python 中模拟 Scala 的特征？

Question

我想使用可以插入类中的方法创建轻量级接口。下面是 Scala 中的一个简短示例：

class DB {
  def find(id: String) = ...
}

trait Transformation extends DB {
  def transform(obj: String): String

  override def find(id: String) =
    transform(super.find(id))
}

trait Cache extends DB {
  val cache = Cache()
  override def find(id: String) = {
    ...
    if (cache.contains(id))
       cache.find(id)
    else {
       cache.set(id, super.find(id))
       cache.get(id)
    }
  }   
}

通过这些类（特征），我们可以使用 Transformation、Cache 或两者来实例化 DB 类。注意Transformation有一个抽象方法transform，它仍然需要在具体的类中实现。

new DB() with Transformation {
  def transform(obj: String): obj.toLower()
}
new DB() with Cache
new DB() with Transformation with Cache {
  def transform(obj: String): obj.toLower()
}

有什么方法可以在Python中实现这样的事情吗？我知道 Python 有一个 Traits 包，但它的目的似乎不同。

Answer 1

这是使用 Class 的答案的替代方案。如果你想在运行时创建 Traits，让我们滥用 type()。

以 http://twitter.github.io/scala_school/basics.html#trait 为例

Car = type('Car', (object,), {'brand': ''})
Shiny = type('Shiny', (object,), {'refraction': 0})

BMW = type('BMW', (Car, Shiny,), {'brand': 'BMW', 'refraction': 100})
my_bmw = BMW()

print my_bmw.brand, my_bmw.refraction

您也可以将构造函数传递给 BMW

def bmw_init(self, refraction):
    self.refraction = refraction

BMW = type('BMW', (Car, Shiny,), {'brand': 'BMW', '__init__': bmw_init})
c1, c2 = BMW(10), BMW(100)
print c1.refraction, c2.refraction

Answer 2

查看 Enthought 的 Python Traits 项目。但你所描述的似乎与常规的 Python 属性相同。

Answer 3

最简单的解决方案可能是创建另一个子类。

# assuming sensible bases:
class DB(object):
    ...

class Transformation(object):
    def transform(self, obj):
        ...

    def get(self, id):
        return self.transform(super(Transformation, self).get(id))

class Cache(object):
    def __init__(self, *args, **kwargs):
        self.cache = Cache()
        super(Cache, self).__init__(*args, **kwargs)
    def get(self, id):
        if id in self.cache:
            return self.cache.get(id)
        else:
            self.cache.set(id, super(Cache, self).get(id))
            return self.cache.get(id)

class DBwithTransformation(Transformation, DB):
    # empty body
    pass

如果你顽固地拒绝实际给类命名，你可以直接调用type。替换

class DBwithTransformation(Transformation, DB):
    pass

db = DBwithTransformation(arg1, arg2, ...)

为

db = type("DB", (Transformation, DB), {})(arg1, arg2, ...)

Which 并不比 Scala 示例差太多。

由于 python 类型系统的微妙之处，不从主类 (DB) 继承的 mixins 首先出现在基础列表中。不这样做将阻止 mixin 类正确覆盖主基类的方法。

同样的微妙之处可以让您将额外的功能作为适当的派生类。钻石继承模式不是问题；基类只出现一次，无论有多少个中间基类继承自它们（毕竟，它们最终都继承自object）。

Answer 4

最接近 Scala 特征的解决方案是抽象基类。
它们在 abc 模块中可用：

import abc

class Transformation(DB):
     __metaclass__ = abc.ABCMeta

     @abc.abstractmethod
     def transform(self, obj):
         pass

     def find(self, id):
         return self.transform(super(Transformation, self).get(id))

然后您必须使用抽象方法的正确实现对 Transformation 类进行子类化。

顺便说一句，您还可以通过在您想要抽象的方法上引发 NotImplementedError 来模拟 abc。 ABCMeta 只是不允许您创建抽象类的实例。

PS：元类和 super 的 Python 3 语法将略有不同（而且更好！）。