Python怎么定义多个构造器方法重载和泛方法

今天小编给大家分享一下Python怎么定义多个构造器方法重载和泛方法的相关知识点，内容详细，逻辑清晰，相信大部分人都还太了解这方面的知识，所以分享这篇文章给大家参考一下，希望大家阅读完这篇文章后有所收获，下面我们一起来了解一下吧。

什么是“泛方法”？

由多个方法组成的方法，这些方法为不同的类型实现相同的操作。

举个栗子

现在有个需求，需要你通过以下几种方式创建一个自定义的日期类（

CustomDate

）：

• 时间戳

• 年、月、日（包含三个整数的元组）

• ISO 格式的字符串

• Datetime

  类

一般实现

from datetime import date, datetime
class CustomDate:
    def __init__(self, arg):
        if isinstance(arg, (int, float)):
            self.__date = date.fromtimestamp(arg)
        elif isinstance(arg, tuple) and len(arg) == 3 and all(map(lambda x: isinstance(x, int), arg):
            self.__date = date(*arg)
        elif isinstance(arg, str):
            self.__date = date.fromisoformat(arg)
        elif isinstance(arg, datetime):
            self.__date = datetime.date()
        else:
            raise TypeError("could not create instance from " + type(arg).__name__)
    @property
    def date():
        return self.__date

注：这里暂不讨论传入的日期/时间戳合不合法，仅仅只对类型做大致判断。

有没有更好的方式？

我们可以将不同的构建方式拆分为多个方法，并利用

functools

中的

singledispatchmethod

装饰器来根据传入的参数类型决定调用哪个方法。

from datetime import date, datetime
from functools import singledispatchmethod
class CustomDate:
    @singledispatchmethod
    def __init__(self, arg):
        raise TypeError("could not create instance from " + type(arg).__name__)
    @__init__.register(int)
    @__init__.register(float)
    def __from_timestamp(self, arg):
        self.__date = date.fromtimestamp(arg)
    @__init__.register(tuple)
    def __from_tuple(self, arg):
        if len(arg) == 3 and all(map(lambda x: isinstance(x, int), arg)):
            self.__date = date(*arg)
        else:
            raise ValueError("could not create instance from a malformed tuple")
    @__init__.register(str)
    def __from_isoformat(self, arg):
        self.__date = date.fromisoformat(arg)
    @__init__.register(datetime)
    def __from_datetime(self, arg):
        self.__date = arg.date()
    @property
    def date(self):
        return self.__date

这样一来，我们便能将每种参数类型的初始化独立成一个个的方法了。

缺点

#1 单分派

在调用期间应该使用哪个方法实现由分派算法决定。如果该算法只基于单个参数的类型来决定使用哪个方法实现，则称其为单分派。

singledispatchmethod

就是就是单分派的。也就是说，只有第一个参数会作为考量。这在实际业务中是远远不足的。

#2 不支持 typing

然而，如上，对元组中元素类型判断还是需要我们用

if

/

else

实现。也就是说，我们不能使用

typing.Tuple[int, int, int]

。

作为一种折中的方案，或许我们可以定义一个

ThreeIntTuple

类来对其进行限定，将这些判断从

CustomDate

类中隔离开来。

这里仅提供一个思路让大家参考，我就不实现了（因为我们有更好的方式 xD）。

替代方案：multimethod 库

这个库不是标准库之一，需要通过 pip 安装：

pip install multimethod

优势

multimethod

采用的是多分派算法，能更好地满足更复杂的场景。此外，该库对

typing

中的类型也有不错的支持。

更更好的实践方式

回到上面的问题，我们可以这么改进：

• 使用

  multimethod

  方法来替代

  singledispatchmethod

  ；

• 使用

  Tuple[int, int, int]

  来替代

  tuple

  ，不再需要手动校验元组的长度和元素类型了；

from datetime import date, datetime
from typing import Tuple, Union
from multimethod import multimethod
class CustomDate:
    @multimethod
    def __init__(self, arg):
        raise TypeError("could not create instance from " + type(arg).__name__)
    @__init__.register
    def __from_timestamp(self, arg: Union[int, float]):
        self.__date = date.fromtimestamp(arg)
    @__init__.register
    def __from_tuple(self, arg: Tuple[int, int, int]):
        self.__date = date(*arg)
    @__init__.register
    def __from_isoformat(self, arg: str):
        self.__date = date.fromisoformat(arg)
    @__init__.register
    def __from_datetime(self, arg: datetime):
        self.__date = arg.date()
    @property
    def date(self):
        return self.__date

究极好的实践方式（真正的方法重载）

在此之前，先问大家一个简单的问题（这跟我们之后的内容有很大的联系）：

class A:
    def a(self):
        print(1)
    def a(self):
        print(2)
A().a()

以上这段代码会输出什么？还是会抛出错误？

输出

2

。

在 Python 中，如果定义了重名的方法，最后一个方法是会覆盖掉之前的方法的。

但你或许不知，我们可以通过元类（metaclass）来改变这一行为：

class MetaA(type):
    class __prepare__(dict):
        def __init__(*args):
            pass
        def __setitem__(self, key, value):
            if self.get('a'):  # Line 7
                super().__setitem__('b', value)  # Line 8
            else:	
                super().__setitem__(key, value)
class A(metaclass=MetaA):
    def a(self):
        print(1)
    def a(self):
        print(2)
A().a()  # => 1
A().b()  # => 2  # Line 22

在第 7 和第 8 行，我们将重名的

a

方法改名为

b

，并在第 22 行成功地调用它了。

multimethod

的维护者们很好地运用了这一点，对重名的方法进行了处理，以达到一种“特殊的效果”。

回到正题，我们可以做出如下改进：

• 将

  multimethod.multidata

  设置为

  CustomDate

  类的元类；

• 将所有方法命名为

  __init__

  。

from datetime import date, datetime
from typing import Tuple, Union
from multimethod import multimeta
class CustomDate(metaclass=multimeta):
    def __init__(self, arg: Union[int, float]):
        self.__date = date.fromtimestamp(arg)
    def __init__(self, arg: Tuple[int, int, int]):
        self.__date = date(*arg)
    def __init__(self, arg: str):
        self.__date = date.fromisoformat(arg)
    def __init__(self, arg: datetime):
        self.__date = arg.date()
    def __init__(self, arg):
        raise TypeError("could not create instance from " + type(arg).__name__)
    @property
    def date(self):
        return self.__date

从效果上来看，这完全和静态语言的方法重载一模一样！