Python 中的鸭子类型和猴子补丁

大家好，我是老王。

Python 开发者可能都听说过鸭子类型和猴子补丁这两个词，即使没听过，也大概率写过相关的代码，只不过并不了解其背后的技术要点是这两个词而已。

我最近在面试候选人的时候，也会问这两个概念，很多人答的也并不是很好。但是当我向他们解释完之后，普遍都会恍然大悟：“哦，是这个啊，我用过”。

所以，我决定来写一篇文章，探讨一下这两个技术。

鸭子类型

引用维基百科中的一段解释：

鸭子类型（duck typing）在程序设计中是动态类型的一种风格。在这种风格中，一个对象有效的语义，不是由继承自特定的类或实现特定的接口，而是由"当前方法和属性的集合"决定。

更通俗一点的说：

当看到一只鸟走起来像鸭子、游泳起来像鸭子、叫起来也像鸭子，那么这只鸟就可以被称为鸭子。

也就是说，在鸭子类型中，关注点在于对象的行为，能作什么；而不是关注对象所属的类型。

我们看一个例子，更形象地展示一下：

#这是一个鸭子（Duck）类classDuck:defeat(self):print("Aduckiseating...")defwalk(self):print("Aduckiswalking...")#这是一个狗（Dog）类classDog:defeat(self):print("Adogiseating...")defwalk(self):print("Adogiswalking...")defanimal(obj):obj.eat()obj.walk()if__name__=="__main__":animal(Duck())animal(Dog())

程序输出：

Aduckiseating...Aduckiswalking...Adogiseating...Adogiswalking...

Python 是一门动态语言，没有严格的类型检查。只要 Duck和 Dog分别实现了 eat和 walk方法就可以直接调用。

再比如 list.extend()方法，除了 list之外，dict和 tuple也可以调用，只要它是可迭代的就都可以调用。

看过上例之后，应该对「对象的行为」和「对象所属的类型」有更深的体会了吧。

再扩展一点，其实鸭子类型和接口挺像的，只不过没有显式定义任何接口。

比如用 Go 语言来实现鸭子类型，代码是这样的：

packagemainimport"fmt"//定义接口，包含Eat方法typeDuckinterface{Eat()}//定义Cat结构体，并实现Eat方法typeCatstruct{}func(c*Cat)Eat(){fmt.Println("cateat")}//定义Dog结构体，并实现Eat方法typeDogstruct{}func(d*Dog)Eat(){fmt.Println("dogeat")}funcmain(){varcDuck=&Cat{}c.Eat()vardDuck=&Dog{}d.Eat()s:=[]Duck{&Cat{},&Dog{},}for_,n:=ranges{n.Eat()}}

通过显式定义一个 Duck接口，每个结构体实现接口中的方法来实现。

猴子补丁

猴子补丁（Monkey Patch）的名声不太好，因为它会在运行时动态修改模块、类或函数，通常是添加功能或修正缺陷。

猴子补丁在内存中发挥作用，不会修改源码，因此只对当前运行的程序实例有效。

但如果滥用的话，会导致系统难以理解和维护。

主要有两个问题：

补丁会破坏封装，通常与目标紧密耦合，因此很脆弱打了补丁的两个库可能相互牵绊，因为第二个库可能会撤销第一个库的补丁

所以，它被视为临时的变通方案，不是集成代码的推荐方式。

按照惯例，还是举个例子来说明：

#定义一个Dog类classDog:defeat(self):print("Adogiseating...")#在类的外部给Dog类添加猴子补丁defwalk(self):print("Adogiswalking...")Dog.walk=walk#调用方式与类的内部定义的属性和方法一样dog=Dog()dog.eat()dog.walk()

程序输出：

Adogiseating...Adogiswalking...

这里相当于在类的外部给 Dog类增加了一个 walk方法，而调用方式与类的内部定义的属性和方法一样。

再举一个比较实用的例子，比如我们常用的 json标准库，如果说想用性能更高的 ujson代替的话，那势必需要将每个文件的引入：

importjson

改成：

importujsonasjson

如果这样改起来成本就比较高了。这个时候就可以考虑使用猴子补丁，只需要在程序入口加上：

importjsonimportujsondefmonkey_patch_json():json.__name__="ujson"json.dumps=ujson.dumpsjson.loads=ujson.loadsmonkey_patch_json()

这样在以后调用 dumps和 loads方法的时候就是调用的 ujson包，还是很方便的。

但猴子补丁就是一把双刃剑，问题也在上文中提到了，看需，谨慎使用吧。

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关键词： 这是一个 是这样的 程序设计