python - 经理/容器类，如何？

Question

我目前正在设计一个需要管理特定硬件设置的软件。

硬件设置如下:

系统 - 系统包含两个相同的设备，并具有相对于整个系统的某些功能。

设备 - 每个设备包含两个相同的子设备，并且具有与两个子设备相关的特定功能。

子设备 - 每个子设备有 4 个可配置实体(通过相同的硬件命令控制 - 因此我不将它们算作子子设备)。

我想要实现的目标:

我想通过系统管理器控制所有可配置实体(实体以串行方式计算)，这意味着我将能够执行以下操作:

system_instance = system_manager_class(some_params)
system_instance.some_func(0) # configure device_manager[0].sub_device_manager[0].entity[0]
system_instance.some_func(5) # configure device_manager[0].sub_device_manager[1].entity[1]
system_instance.some_func(8) # configure device_manager[1].sub_device_manager[1].entity[0]

我想做的事情:

我想创建一个抽象类，它包含所有子设备函数(调用转换函数)并让 system_manager、device_manager 和 sub_device_manager 继承它。因此所有类都将具有相同的函数名称，我将能够通过系统管理器访问它们。围绕这些行的东西:

class abs_sub_device():
    @staticmethod
    def convert_entity(self):
        sub_manager = None
        sub_entity_num = None
        pass

    def set_entity_to_2(entity_num):
        sub_manager, sub_manager_entity_num = self.convert_entity(entity_num)
        sub_manager.some_func(sub_manager_entity_num)


class system_manager(abs_sub_device):
    def __init__(self):
        self.device_manager_list = [] # Initiliaze device list
        self.device_manager_list.append(device_manager())
        self.device_manager_list.append(device_manager())

    def convert_entity(self, entity_num):
        relevant_device_manager = self.device_manager_list[entity_num // 4]
        relevant_entity         = entity_num % 4
        return relevant_device_manage, relevant_entity

class device_manager(abs_sub_device):
    def __init__(self):
        self.sub_device_manager_list = [] # Initiliaze sub device list
        self.sub_device_manager_list.append(sub_device_manager())
        self.sub_device_manager_list.append(sub_device_manager())        

    def convert_entity(self, entity_num):
        relevant_sub_device_manager = self.sub_device_manager_list[entity_num // 4]
        relevant_entity         = entity_num % 4
        return relevant_sub_device_manager, relevant_entity

class sub_device_manager(abs_sub_device):
    def __init__(self): 
        self.entity_list = [0] * 4

    def set_entity_to_2(self, entity_num):
        self.entity_list[entity_num] = 2

• 该代码用于对我的设计进行一般性理解，而不是用于实际功能。

问题:

在我看来，我正在尝试设计的系统确实是通用的，并且必须有一种内置的 Python 方法来执行此操作，否则我的整个面向对象的观点都是错误的。

我真的很想知道是否有人有更好的方法。

Answer 1

经过深思熟虑，我认为我找到了一种非常通用的方法来解决这个问题，即结合使用装饰器、继承和动态函数创建。

主要思想如下:

1) 每个层为它自己动态创建所有子层相关函数(在 init 函数内部，在 init 函数上使用装饰器)

2)创建的每个函数根据convert函数(abs_container_class的静态函数)动态转换实体值，并调用下层同名函数(见make_convert_function_method)。

3) 这基本上导致所有子层功能在更高级别上实现，零代码重复。

def get_relevant_class_method_list(class_instance):
    method_list = [func for func in dir(class_instance) if callable(getattr(class_instance, func)) and not func.startswith("__") and not func.startswith("_")]
    return method_list

def make_convert_function_method(name):
    def _method(self, entity_num, *args):
        sub_manager, sub_manager_entity_num = self._convert_entity(entity_num)
        function_to_call = getattr(sub_manager, name)
        function_to_call(sub_manager_entity_num, *args)        
    return _method


def container_class_init_decorator(function_object):
    def new_init_function(self, *args):
        # Call the init function :
        function_object(self, *args)
        # Get all relevant methods (Of one sub class is enough)
        method_list = get_relevant_class_method_list(self.container_list[0])
        # Dynamically create all sub layer functions :
        for method_name in method_list:
            _method = make_convert_function_method(method_name)
            setattr(type(self), method_name, _method)

    return new_init_function


class abs_container_class():
    @staticmethod
    def _convert_entity(self):
        sub_manager = None
        sub_entity_num = None
        pass

class system_manager(abs_container_class):
    @container_class_init_decorator
    def __init__(self):
        self.device_manager_list = [] # Initiliaze device list
        self.device_manager_list.append(device_manager())
        self.device_manager_list.append(device_manager())
        self.container_list = self.device_manager_list

    def _convert_entity(self, entity_num):
        relevant_device_manager = self.device_manager_list[entity_num // 4]
        relevant_entity         = entity_num % 4
        return relevant_device_manager, relevant_entity

class device_manager(abs_container_class):
    @container_class_init_decorator
    def __init__(self):
        self.sub_device_manager_list = [] # Initiliaze sub device list
        self.sub_device_manager_list.append(sub_device_manager())
        self.sub_device_manager_list.append(sub_device_manager())    
        self.container_list = self.sub_device_manager_list

    def _convert_entity(self, entity_num):
        relevant_sub_device_manager = self.sub_device_manager_list[entity_num // 4]
        relevant_entity         = entity_num % 4
        return relevant_sub_device_manager, relevant_entity

class sub_device_manager():
    def __init__(self): 
        self.entity_list = [0] * 4

    def set_entity_to_value(self, entity_num, required_value):
        self.entity_list[entity_num] = required_value
        print("I set the entity to : {}".format(required_value))

# This is used for auto completion purposes (Using pep convention)
class auto_complete_class(system_manager, device_manager, sub_device_manager):
    pass


system_instance = system_manager() # type: auto_complete_class
system_instance.set_entity_to_value(0, 3)

这个解决方案还有一个小问题，自动完成将不起作用，因为最高级别的类几乎没有静态实现的功能。为了解决这个问题，我有点作弊，我创建了一个从所有层继承的空类，并使用 pep 约定向 IDE 声明它是正在创建的实例的类型 (# type: auto_complete_class)。