类架构：Python中内部类和外部类的循环依赖

Question

我的设计

文字描述

我有一个班级Model，当然上面有一些方法。除此之外，我还有一个类ModelList，其子类表示Model 的q 个子类的实例列表。除此之外，ModelList 子类的使用是为了提供批量操作，这与仅将操作委托给ModelList 的每个元素不同。因此，ModelList 子类的目的是“矢量化”相应Model 类的方法。

我还在某些地方使用ModelList，我希望允许Model 或ModelList 的子类作为参数传递给函数。

ModelList 知道（并检查）其任何元素将接受的类型。为了让ModelList 子类知道其对应的Model 子类，我将其定义为ModelList 子类上的类变量element_type。

每个ModelList 子类都与Model 子类紧密耦合：一个ModelList 类属于一个Model 类。这就是为什么我将ModelList 子类作为内部类放到它们各自的Model 类中。我的问题来了：因为ModelList 需要知道Model 和Model 需要知道ModelList 并且在每个类的初始化过程中，我的类之间都有循环依赖关系。

最小示例

为了让我的设计更易于理解，我将代码缩减为最小示例：

class Model(ABC):
    pass

class ModelList(list):
    @classmethod
    def __init__(self, elements=None):
        elements = list() if not elements else elements

        for value in elements:
            self._check_type(value)

        list.__init__(self, elements)

    def _check_type(self, val):
        if not isinstance(val, self.__class__.element_type):
            raise TypeError(
            f"{self.__class__} accepts only instances of {self.__class__.element_type} as elements. `{val}` is not!") 

以下导致错误free variable 'SomeModel' referenced before assignment in enclosing scope：

class SomeModel(Model):
    class List(ModelList):
        element_type = SomeModel  # this causes the Error

我不想解耦

我知道我可以通过解耦这两个类来摆脱循环依赖。但我确实想要Model 类知道其对应的ModelList 类，并且我希望ModelList 类知道它的Model 类。每个Model 类都应该有一个且只有一个List 附加到它上面。

猴子补丁合适吗？

我知道我可以像这样通过“monkeypatching”我的Model 子类来规避依赖：

class SomeModel(Model):
    pass

class SomeModelList(ModelList):
        element_type = SomeModel

SomeModel.List = SomeModelList

对我来说，这感觉像是设计缺陷的标志。我不能说为什么，但感觉“不对”。

问题

1. 猴子补丁在这里合适吗？或者它是否表明我的设计存在更深层次的概念问题？
2. 还有哪些其他解决方案？
3. 如何重新设计以摆脱这种循环依赖（但仍保持类的耦合）？
4. 是否可以在稍后定义相应的Model 子类时评估element_type？

Answer 1

如果你想让 SomeModelList 表现得像一个泛型，你应该提供元素类作为构造函数的参数并将它分配给 self.element_type 那里。

class ModelList(list):

    def __init__(self, model, elements=None):
        self.element_Type = model 
        elements = list() if not elements else elements

        for value in elements:
            self._check_type(value)

        list.__init__(self, elements)

    def _check_type(self, val):
        if not isinstance(val, self.element_type):
            raise TypeError(
            f"{self.__class__} accepts only instances of {self.element_type} as elements. `{val}` is not!") 


# usage

modelList = ModelList(SomeModel,[instance1,instance2,instance3])

然后您可以通过向您的 Model 基类添加一个类方法来概括这一点（假设您在 Model 之前定义 ModelList）：

class Model:

    ... your other methods ...

    @classmethod
    def List(self,elements=None):
        return ModelList(self.__class__,elements)

# usage

class SomeModel(Model): pass

modelList = SomeModel.List([instance1,instance2,instance3])