向现有类实例添加方法，或如何“子类化”实例

Question

我正在使用一个包，它为我提供了一个充满一堆数据的对象，我不想费心手动序列化并用来初始化另一个对象。我想要做的是为我自己的目的将一堆额外的方法附加到对象上。

理想情况下，我想神奇地继承一个实例，但这似乎是不可能的。 Monkey-patching 可能会“工作”，但互联网说这不是很好的形式，而且因为我的代码的其他部分实际上可能在其他地方使用本机类，这似乎很危险。

我尝试创建一个包装器对象，但很多（全部？）the magic methods (e.g. __iter__) skip the __getattribute__ call，所以它不完整。拍一堆传递函数定义（例如def __iter__(self): return iter(object.__getattribute__(self, '_digraph'))）似乎很笨拙（我可能会忘记一个）。

class ColliderGraph(object):
    def __init__(self, digraph):
        self._digraph = digraph

    def __getattribute__(self, name):
        cls_attrs = ['_digraph', 'whereis', 'copy'] # more to follow.
        if name not in cls_attrs:
            return object.__getattribute__(
                    object.__getattribute__(self, '_digraph'), name)
        else:
            return object.__getattribute__(self, name)
        #return getattr(self._digraph, name)

    def whereis(self, node):
        """find a node inside other nodes of the digraph"""

    def copy(self):
        return ColliderGraph(self._digraph.copy())

在其他地方，我以一种更有限的方式开始patch the instance，使用一个奇函数，如下所示：

def _whereis_addon(digraph, node):
    """For patching onto specially-modifed digraph objects."""

# then elsewhere...
digraph.whereis = types.MethodType(_whereis_addon, digraph)

但是如果.copy() 被调用，那么它就会失去升级（我想我也可以修补它......），并且以这种方式添加一堆方法看起来也很丑陋，但也许是可行的。

有没有更好的出路？

Answer 1

首先，我认为最明智的选择是修补digraph 实例以添加您需要的方法，并在其中包括修补__copy__，或者甚至坚持使用您的包装器，并使用元类为魔术方法，正如this answer 中建议的那样，您链接到的问题。

也就是说，我最近正在玩弄“神奇地”子类化实例的想法，并想我会与您分享我的发现，因为您正在玩弄同样的事情。这是我想出的代码：

def retype_instance(recvinst, sendtype, metaklass=type):
    """ Turn recvinst into an instance of sendtype.

    Given an instance (recvinst) of some class, turn that instance 
    into an instance of class `sendtype`, which inherits from 
    type(recvinst). The output instance will still retain all
    the instance methods and attributes it started with, however.

    For example:

    Input:
    type(recvinst) == Connection
    sendtype == AioConnection
    metaklass == CoroBuilder (metaclass used for creating AioConnection)

    Output:
    recvinst.__class__ == AioConnection
    recvinst.__bases__ == bases_of_AioConnection +
                          Connection + bases_of_Connection

    """
    # Bases of our new instance's class should be all the current
    # bases, all of sendtype's bases, and the current type of the
    # instance. The set->tuple conversion is done to remove duplicates
    # (this is required for Python 3.x).
    bases = tuple(set((type(recvinst),) + type(recvinst).__bases__ +
                  sendtype.__bases__))

    # We change __class__ on the instance to a new type,
    # which should match sendtype in every where, except it adds
    # the bases of recvinst (and type(recvinst)) to its bases.
    recvinst.__class__ = metaklass(sendtype.__name__, bases, {})

    # This doesn't work because of http://bugs.python.org/issue672115
    #sendtype.__bases__ = bases
    #recv_inst.__class__ = sendtype

    # Now copy the dict of sendtype to the new type.
    dct = sendtype.__dict__
    for objname in dct:
        if not objname.startswith('__'):
            setattr(type(recvinst), objname, dct[objname])
    return recvinst

想法是重新定义实例的__class__，将其更改为我们选择的新类，并将__class__的原始值添加到inst.__bases__（连同新的__bases__类型）。此外，我们将新类型的__dict__ 复制到实例中。这听起来很疯狂，而且可能确实如此，但在我用它做的一点点测试中，它似乎（大部分）确实有效：

class MagicThread(object):
    def magic_method(self):
        print("This method is magic")


t = Thread()
m = retype_instance(t, MagicThread)
print m.__class__
print type(m)
print type(m).__mro__
print isinstance(m, Thread)
print dir(m)
m.magic_method()
print t.is_alive()
print t.name
print isinstance(m, MagicThread)

输出：

<class '__main__.MagicThread'>
<class '__main__.MagicThread'>
(<class '__main__.MagicThread'>, <class 'threading.Thread'>, <class 'threading._Verbose'>, <type 'object'>)
True
['_Thread__args', '_Thread__block', '_Thread__bootstrap', '_Thread__bootstrap_inner', '_Thread__daemonic', '_Thread__delete', '_Thread__exc_clear', '_Thread__exc_info', '_Thread__ident', '_Thread__initialized', '_Thread__kwargs', '_Thread__name', '_Thread__started', '_Thread__stderr', '_Thread__stop', '_Thread__stopped', '_Thread__target', '_Verbose__verbose', '__class__', '__delattr__', '__dict__', '__doc__', '__format__', '__getattribute__', '__hash__', '__init__', '__module__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', '_block', '_note', '_reset_internal_locks', '_set_daemon', '_set_ident', 'daemon', 'getName', 'ident', 'isAlive', 'isDaemon', 'is_alive', 'join', 'magic_method', 'name', 'run', 'setDaemon', 'setName', 'start']
This method is magic
False
Thread-1
False

除了最后一行 - isinstance(m, MagicThread) 是 False 之外，所有输出都完全符合我们的要求。这是因为我们实际上并没有将__class__ 分配给我们定义的MagicMethod 类。相反，我们创建了一个具有相同名称和所有相同方法/属性的 separate 类。理想情况下，这可以通过在retype_instance 中重新定义MagicThread 的__bases__ 来解决，但Python 不允许这样做：

TypeError: __bases__ assignment: 'Thread' deallocator differs from 'object'

这似乎是一个可以追溯到 2003 年的 bug in Python。它还没有得到修复，可能是因为在实例上动态重新定义 __bases__ 是一个奇怪且可能是坏主意！

现在，如果您不关心能否使用isinstance(obj, ColliderGraph)，上述方法可能对您有用。或者它可能会以奇怪的、意想不到的方式失败。我真的不建议在任何生产代码中使用它，但我想我会分享它。