Python类结构，获取和设置属性和继承[关闭]

Question

这是我经常遇到的一个问题，我终于想找到最 Pythonic 的解决方案。其核心情况可描述如下：

1. 一个类包含一些必须根据__init__()参数计算或测试的属性。
2. 类实例化后属性可能允许也可能不允许更改。
3. 每次更改后必须重新计算/测试允许更改的属性。
4. 类应该是“继承友好的”。

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示例项目中的目标：帮助进行 2d 形状计算（例如多边形之间的最小距离或线之间的交点）的几何模块。线和多边形有很多共同的属性，所以创建一个 BaseGeometry 类，Line 和 Polygon 类继承自该类。 BaseGeometry 属性：

• points 一个 (n,x,y) 点列表，这些点在实例化时设置并且可以改变。每次设置时，必须将其断言为 numpy 数组。
• domain：描述形状边界的 (xmin, xmax, ymin, ymax) 元组。每次设置 points 时都必须重新计算，但不得进行外部更改。

下面，我写了三个（简化的）解决方案来解决这个问题，都各有优缺点。

方法 1：错误地允许更改 domain 并且不清楚存在哪些类属性。

class BaseGeometry1:
    
    def __init__(self, points):
        self.set_points(points)

    def set_points(self, points):
        assert type(points) is np.ndarray
        self.points = points
        x, y = points.T
        self.domain = ((min(x), max(x), min(y), max(y)))

方法 2：仍然允许更改 domain。清楚存在哪些属性，但感觉笨拙/不合逻辑。任意calculate_domain() 是否具有points 作为参数或仅使用self.points。每次更新 points 时都必须调用 calculate_domain()。

class BaseGeometry2:
    
    def __init__(self, points):
        self.points = self.set_points(points)
        self.domain = self.calculate_domain()

    def set_points(self, points):
        assert type(points) is np.ndarray
        return points

    def calculate_domain(self):
        x, y = self.points.T
        return (min(x), max(x), min(y), max(y))

方法 3：我觉得这是在正确的轨道上，但我仍然不确定结构。 points.setter 也设置了 _domain 感觉很奇怪。另外，只对所有类属性使用 @property 装饰器是不好的做法吗？

class BaseGeometry3:

    def __init__(self, points):
        self.points = points

    @property
    def points(self):
        return self._points

    @points.setter
    def points(self, points):
        assert type(points) is np.ndarray
        self._points = points
        x, y = points.T
        self._domain = ((min(x), max(x), min(y), max(y)))
      
    @property
    def domain(self):
        return  self._domain

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我的问题如下：

1. 这些方法之一是否被认为是传统方法？为什么/为什么不？
2. 在解决此问题时，还需要注意哪些其他约定？
3. 还有哪些其他提示或资源可以帮助我改进课堂结构？
4. 继承自 GeometryBase3 的类是否必须完全重新定义 points.setter 方法才能引入一些从 points 计算的新属性？

另外，我刚开始在这里提问，因此也欢迎对帖子提出任何反馈。提前感谢您的时间和任何答案！

亲切的问候，

约斯特

Answer 1

这里没有一个正确的答案，但我喜欢方法 2 和方法 3 的部分内容。

这样的事情怎么样？这使用了descriptor 协议，其中property 类只是一个特定的形式。它更符合 DRY（“不要重复自己”）原则，而不是为类中的每个属性使用 @property 装饰器。

class UnsettableGeometricDescriptor:
    def __set_name__(self, owner, name):
        self.name = name
        self.lookup_name = f'_{name}'

    def __get__(self, obj, type=None):
        return getattr(obj, self.lookup_name)

    def __set__(self, obj, value):
        raise AttributeError(f'Attribute {self.name} cannot be set directly, use method "update_shape" instead')


class BaseGeometry4:
    def __init__(self, points):
        self.update_shape(points)

    points = UnsettableGeometricDescriptor()
    domain = UnsettableGeometricDescriptor()

    def update_shape(self, points):
        assert isinstance(points, np.ndarray), "points parameter has to be a numpy array!!!"
        self._points = points 
        x, y = points.T
        self._domain = ((min(x), max(x), min(y), max(y)))

这个方法的好处是它的可扩展性——如果你需要向子类添加更多不可设置的属性，这样做很容易，你可以通过在子类中调用 super() 来扩展 update_shape()。

这是怎么回事？

如果你实例化一个BaseGeometry4的实例，你会发现它有一个points属性和一个domain属性，但是都不能直接设置。

这里发生了什么，当您“访问”points 属性时，这会调用UnsettableGeometricDescriptor 类中的__get__ 方法。在points 属性的情况下，此__get__ 方法实际上只是将您重定向到BaseGeometry4 实例的_points 属性，在domain 属性的情况下将您重定向到_domain。描述符的__set__ 方法只是抛出一个异常，因为您永远不希望用户能够直接更新这些属性。这些描述符类所遵循的值（_points 和 _domain）在 BaseGeometry4 的 update_shape() 方法中设置

关于描述符协议here 有一个很棒的 RealPython 教程，关于描述符的官方 python 文档可以在 here 找到。