python - 调用类方法作为初始化的一部分

Question

现状

我有一个抽象基类，它以 numpy 数组的形式承载数据，知道如何处理这些数据，并且可以解释 matplotlib 如何绘制它。为了适应不同类型的数据，它有许多子类，如下所示:

class PlotData():
    """Base Class"""
    subclasslist = []

    @classmethod
    def register(cls):
        super().subclasslist.append(cls)

    def __new__(self, initdata, *args, **kwargs):
        for subclass in subclasslist:
            try:
                subclass.__test__(initdata)
            except AssertionError:
                continue
            else:
                break
        else:
            raise TypeError("Initdata does not fit any known subclass")
        return subclass(initdata, *args, **kwargs)

class Plot3D(PlotData):
    """Subclass for 3d-plotting data"""
    def __test__(initdata):
        assert Data_is_the_right_kind

class Plot_XY(PlotData):
    """Subclass for for plotting X-Y relations of data"""
    def __test__(initdata):
        assert Data_is_the_right_kind

问题

现在，问题是如何将类引用放入子类列表中。起初我想在类主体中调用 super().register()，但我无法获得对类本身的引用，这是我想存储在列表中的内容。一个小的搜索产生了两种可能的解决方案，我想知道最好的是什么。

解决方案1

在每个类定义之后添加一个调用，如下所示:

class Plot_XY(PlotData):
    """Subclass for for plotting X-Y relations of data"""
    def __test__(initdata):
        assert Data_is_the_right_kind
Plot_XY.register()

这可行，但对我来说似乎是一个非常肮脏的解决方案——类结构的一个非常重要的部分位于主体之外。

解决方案2

另一种可能性是类装饰器。但是，我以前从未使用过它们，而且我发现的示例通常用于覆盖/向方法添加功能。 (例如 here 和 here)。不过，我对函数装饰器很熟悉，下面应该大致说明我的目标是什么(并且在解释器中有一个简化的版本):

def some_creative_decorator_name(cls):
    cls.register()
    return cls

或者至少，功能类似于解决方案 1 但看起来像:

@some_creative_decorator_name
class Plot_XY(PlotData):
    """Subclass for for plotting X-Y relations of data"""
    def __test__(initdata):
        assert Data_is_the_right_kind

它似乎也能正常工作，但这会搞砸继承之类的东西吗？这是链接页面中提到的问题之一，我真的不敢指望它。 (我不希望人们进一步对它进行子类化，但如果需要的话，我真的不想让它变得不可能。)

(当然也欢迎其他解决方案。)

Answer 1

你正在做的是无用的，因为它已经提供了:

>>> class A(object):pass
... 
>>> class B(A):pass
... 
>>> class C(A): pass
... 
>>> A.__subclasses__()
[<class '__main__.B'>, <class '__main__.C'>]
>>> 

当 python 已经为您提供一个时，您无需保留自己的 subclasslist。

请注意，这不包括子类的子类:

>>> class D(B):pass
... 
>>> A.__subclasses__()
[<class '__main__.B'>, <class '__main__.C'>]

但是很容易找到所有的子类:

>>> def all_subclasses(klass):
...     for sub in klass.__subclasses__():
...         yield sub
...         yield from all_subclasses(sub)
... 
>>> list(all_subclasses(A))
[<class '__main__.B'>, <class '__main__.D'>, <class '__main__.C'>]

---

这就是说，如果您想复制此功能，则更容易查看默认方法的工作原理。你会发现:

>>> '__subclasses__' in dir(object)
False
>>> '__subclasses__' in dir(type)
True

所以这里可以看到是type的一个方法，它是object的metaclass。正确复制它的方法是编写您的自定义元类。

元类基本上类似于装饰器方法:

• 它更通用，因为您可以在创建类之前做一些事情，控制它的创建方式并在之后做一些事情。装饰器在完成时接收类对象，只能做创建后的事情
• 它们是继承的，因此您不必为每个类显式添加任何内容，而只需添加到基类即可。

这里我就不多说了。查看What is a metaclass in Python?有关元类的更多信息。