如何在另一个加载的类中使用新的扩展类而不是原始类

Question

我有一个模块，其中我定义了一个使用另一个类Vertex的Graph类。

# Graph.py
class Graph(object):
    def __init__(self):
        self.vertList = {}
        self.numVertices = 0 
    def addVertex(self,key):
        self.numVertices += 1
        newVert = Vertex(key)
        self.vertList[key] = newVert
        return newVert
    def getVertex(self,k):
        if k in self.vertList:
            return self.vertList[k]
        else:
            return None
class Vertex(object):
    def __init__(self,key):
        self.id = key
        self.connectedTo = {}

我想扩展 Vertex 类以在另一个模块中使用：

# BFSGraph.py
from Graph import Vertex,Graph
class Vertex(Vertex):
    def __init__(self,key):
        super(Vertex,self).__init__(key)
        # extensions for BFS
        self.predecessor = None
        self.dist = 0 
        self.color = 'w' # white, grey, and black
class BFSGraph(Graph):
    def getColor(self,k):
        return self.getVertex(k).color
def test():
    g=BFSGraph()
    g.addVertex('a')
    g.getColor('a')

当我运行测试例程时，它返回"'顶点'对象没有属性'颜色'"，所以我对顶点所做的更改不会向下传播到 Graph，并且 BFSGraph 没有使用扩展的顶点。

如何让 Graph 和 BFSGraph 使用新的顶点？

Answer 1

基本上，你不能，不修改Graph和BFSGraph类。 如果Graph引用Vertex，它引用Vertex，并且你不能让它引用其他任何东西而不实际更改Graph代码。 也就是说，有三种方法可以做这样的事情。

最简单的解决方案是创建重写addVertex的 Graph 派生版本，以便它使用新的 Vertex 子类。 然后你使用该新类而不是原始Graph一切都很好。

第二种更狡猾、风险更大的方法是给它打猴子补丁：

import graph
graph.Vertex = MyNewVertex

现在，任何尝试在graph模块中使用Vertex类的人实际上都会使用您的类。 但是，这是有风险的，因为您永远不知道它会对其他认为它正在使用原始Vertex的代码执行什么操作。 （将类命名为不同名称仍然是一个好主意，否则判断正在使用哪个类会令人困惑。 此外，如果另一个类在您的 monkeypatch 生效之前导入Vertex，它可能会静默地无法工作。

如果你正在设计整个代码库，并且你确实需要做很多事情，那么更大规模的解决方案是将顶点参数化为类的一部分。 这样可以更轻松地编写自己的派生类，这些类可以相互互操作。 也就是说，您可以执行以下操作：

class Graph(object):
    vertexClass = Vertex
    def addVertex(self, key):
        # ...
        newVert = self.vertexClass(key)
        # etc.
    # etc.

然后稍后，如果需要，您可以执行以下操作：

class MyVertex(Vertex):
     # blah
class MyGraph(Graph):
    vertexClass = MyVertex

这个想法是使用类变量，以便 Graph 类知道要用于其顶点的类。 然后，您可以轻松创建一个仅更改此变量的派生类，而无需重写所有实际的方法代码（假设您确实在MyVertex类中保持了相同的API）。 这增加了一层间接性，对于小型项目来说可能有点矫枉过正，但是如果你有很多相互依赖的类，那么这样做可以让它们明确地跟踪它们需要如何使用彼此会很有用。

Answer 2

正确的

做法是允许Graph类将用户定义的类作为参数，并使用它来表示顶点。您的graph模块可以提供合适的默认值。

在graph.py（模块应以小写字母开头）：

class Vertex(object):
    def __init__(self,key):
        self.id = key
        self.connectedTo = {}
class Graph(object):
    def __init__(self, vertexclass=Vertex):
        self.vertList = {}
        self.numVertices = 0 
        self.vertexclass = vertexclass
    def addVertex(self,key):
        self.numVertices += 1
        newVert = self.vertexclass(key)
        self.vertList[key] = newVert
        return newVert
    def getVertex(self,k):
        if k in self.vertList:
            return self.vertList[k]
        else:
            return None

唯一的变化是Graph.__init__有一个参数，其默认值为纯Vertex类，允许您在创建Graph实例时传递不同的类。该类将被保存，每当调用addVertex创建新顶点时，您都可以使用它。

然后，在要使用自定义顶点类的另一个模块或脚本中：

#!/usr/bin/python
import graph
class MyVertex(graph.Vertex):
    def __init__(self,key):
        super(Vertex,self).__init__(key)
        # extensions for BFS
        self.predecessor = None
        self.dist = 0 
        self.color = 'w' # white, grey, and black
class BFSGraph(Graph):
    def __init__(self):
        super(BFSGraph, self).__init__(MyVertex)
    def getColor(self,k):
        return self.getVertex(k).color

def test():
    g=BFSGraph()
    g.addVertex('a')
    g.getColor('a')    

您的BFSGraph.__init__ 在调用时，只需使用要使用的graph.Vertex子类调用其父类的__init__。

这不是组织代码的唯一方法，但要记住的关键是，您的Graph类（或从它派生的任何子类）应该准确记录实现顶点的类需要实现的行为。

Answer 3

Graph中唯一明确引用和依赖Vertex的部分是addVertex，它使用Vertex的构造函数来创建一个对象，然后将其填充到字典中。 我建议更改addVertex以便将Vertex对象添加为参数，从而使调用者进行构造并让他们确定使用哪类Vertex，例如：

def addVertex(self, key, newVert):
    self.numVertices += 1
    self.vertList[key] = newVert
    return newVert

或者，为了减少多余的参数，在对Vertex进行简单添加之后：

def addVertex(self, newVert):
    self.numVertices += 1
    self.vertList[newVert.getKey()] = newVert
    return newVert