Введение
Я столкнулся с интересным случаем в моей работе по программированию, который требует от меня реализации механизма динамического наследования классов в Python.Под термином «динамическое наследование» я подразумеваю класс, который не наследует от какого-либо конкретного базового класса, а предпочитает наследовать от одного из нескольких базовых классов при создании экземпляра, в зависимости от какого-либо параметра.
Таким образом, мой вопрос заключается в следующем: в случае, который я представлю, каков будет лучший, самый стандартный и «питонический» способ реализации необходимой дополнительной функциональности с помощью динамического наследования.
Подведем итогЯ просто приведу пример, используя два класса, которые представляют два разных формата изображения: 'jpg' и 'png' изображения.Затем я попытаюсь добавить возможность поддерживать третий формат: изображение 'gz'.Я понимаю, что мой вопрос не так прост, но я надеюсь, что вы готовы выдержать еще несколько строк.
Пример с двумя изображениями case
Этот сценарий содержит два класса: ImageJPG и ImagePNG, оба наследуются от базового класса Image.Чтобы создать экземпляр объекта изображения, пользователю предлагается вызвать функцию image_factory с единственным путем в качестве пути к файлу.
Затем эта функция угадывает формат файла (jpg или png).) из пути и возвращает экземпляр соответствующего класса.
Оба конкретных класса изображений (ImageJPG и ImagePNG) могут декодировать файлы с помощью своего свойства data.Оба делают это по-разному.Однако оба запрашивают у базового класса Image файловый объект, чтобы сделать это.
import os
#------------------------------------------------------------------------------#
def image_factory(path):
'''Guesses the file format from the file extension
and returns a corresponding image instance.'''
format = os.path.splitext(path)[1][1:]
if format == 'jpg': return ImageJPG(path)
if format == 'png': return ImagePNG(path)
else: raise Exception('The format "' + format + '" is not supported.')
#------------------------------------------------------------------------------#
class Image(object):
'''Fake 1D image object consisting of twelve pixels.'''
def __init__(self, path):
self.path = path
def get_pixel(self, x):
assert x < 12
return self.data[x]
@property
def file_obj(self): return open(self.path, 'r')
#------------------------------------------------------------------------------#
class ImageJPG(Image):
'''Fake JPG image class that parses a file in a given way.'''
@property
def format(self): return 'Joint Photographic Experts Group'
@property
def data(self):
with self.file_obj as f:
f.seek(-50)
return f.read(12)
#------------------------------------------------------------------------------#
class ImagePNG(Image):
'''Fake PNG image class that parses a file in a different way.'''
@property
def format(self): return 'Portable Network Graphics'
@property
def data(self):
with self.file_obj as f:
f.seek(10)
return f.read(12)
################################################################################
i = image_factory('images/lena.png')
print i.format
print i.get_pixel(5)
Сжатое изображениепример кейса
Основываясь на первом примере кейса, хотелось бы добавить следующую функциональность:
Должен поддерживаться дополнительный формат файла, формат gz.Вместо того, чтобы быть новым форматом файла изображения, это просто слой сжатия, который после распаковки открывает изображение jpg или png.
Функция image_factory сохраняет свой рабочий механизм ипросто попытается создать экземпляр конкретного класса изображений ImageZIP, когда ему будет предоставлен файл gz.Точно так же он будет создавать экземпляр ImageJPG, если ему будет предоставлен файл jpg.
Класс ImageZIP просто хочет переопределить свойство file_obj.Ни в коем случае он не хочет переопределять свойство data.Суть проблемы в том, что, в зависимости от того, какой формат файла скрыт внутри zip-архива, классы ImageZIP должны наследоваться либо от ImageJPG, либо от ImagePNG динамически.Правильный класс для наследования может быть определен только при создании класса при разборе параметра path.
Следовательно, здесь тот же сценарий с дополнительным классом ImageZIP и единственной добавленной строкой к image_factory function.
Очевидно, класс ImageZIP в этом примере не работает.Для этого кода требуется Python 2.7.
import os, gzip
#------------------------------------------------------------------------------#
def image_factory(path):
'''Guesses the file format from the file extension
and returns a corresponding image instance.'''
format = os.path.splitext(path)[1][1:]
if format == 'jpg': return ImageJPG(path)
if format == 'png': return ImagePNG(path)
if format == 'gz': return ImageZIP(path)
else: raise Exception('The format "' + format + '" is not supported.')
#------------------------------------------------------------------------------#
class Image(object):
'''Fake 1D image object consisting of twelve pixels.'''
def __init__(self, path):
self.path = path
def get_pixel(self, x):
assert x < 12
return self.data[x]
@property
def file_obj(self): return open(self.path, 'r')
#------------------------------------------------------------------------------#
class ImageJPG(Image):
'''Fake JPG image class that parses a file in a given way.'''
@property
def format(self): return 'Joint Photographic Experts Group'
@property
def data(self):
with self.file_obj as f:
f.seek(-50)
return f.read(12)
#------------------------------------------------------------------------------#
class ImagePNG(Image):
'''Fake PNG image class that parses a file in a different way.'''
@property
def format(self): return 'Portable Network Graphics'
@property
def data(self):
with self.file_obj as f:
f.seek(10)
return f.read(12)
#------------------------------------------------------------------------------#
class ImageZIP(### ImageJPG OR ImagePNG ? ###):
'''Class representing a compressed file. Sometimes inherits from
ImageJPG and at other times inherits from ImagePNG'''
@property
def format(self): return 'Compressed ' + super(ImageZIP, self).format
@property
def file_obj(self): return gzip.open(self.path, 'r')
################################################################################
i = image_factory('images/lena.png.gz')
print i.format
print i.get_pixel(5)
Возможное решение
Я нашел способ получитьжелаемое поведение, перехватывая вызов __new__ в классе ImageZIP и используя функцию type.Но это кажется неуклюжим, и я подозреваю, что мог бы быть лучший способ использовать некоторые методы Python или шаблоны проектирования, о которых я еще не знаю.
Помните, что если вы хотите предложить решение, цель которого не состоит в том, чтобы изменить поведение функции image_factory.Эта функция должна оставаться нетронутой.В идеале цель состоит в том, чтобы создать динамический класс ImageZIP.
Я просто не знаю, как лучше всего это сделать. Но для меня это прекрасный повод узнать больше о «черной магии» Python. Может быть, мой ответ заключается в таких стратегиях, как изменение атрибута self.__cls__ после создания или использование атрибута класса __metaclass__? Или, может быть, здесь поможет что-то, связанное со специальными abc абстрактными базовыми классами? Или другая неисследованная территория Python?