避免使用元类继承生成的类属性

Question

我在考虑使用元类自动将子类添加到父类进行“链式调用”。然而，从父类继承这些属性会弄乱事情。有没有一种好的方法可以避免这种情况？

class MetaError(type):
    def __init__(cls, name, bases, attrs):
        for base in bases:
            setattr(base, name, cls)
        super(MetaError, cls).__init__(name, bases, attrs)

class BaseError(Exception, object):

    def __init__(self, message):
        super(BaseError, self).__init__(message)

class HttpError(BaseError):
    __metaclass__ = MetaError

class HttpBadRequest(HttpError):
    pass

class HttpNotFound(HttpError):
    pass

class FileNotFound(HttpNotFound):
    pass

class InvalidJson(HttpBadRequest):
    pass

http = HttpError

#  now I can do
raise http.HttpNotFound('Not found')
raise http.HttpNotFound.FileNotFound('File not found')
raise http.HttpBadRequest.InvalidJson('Invalid json')

#  unfortunately this also works
raise http.HttpBadRequest.HttpBadRequest('Bad request')
raise http.HttpBadRequest.HttpNotFound('Not found')

- root

Answer 1

看起来比最初想象的要棘手——因为基本上你想要有类继承关系，但是不使用类继承时的普通属性查找路径——否则，例如，HTTPError作为BaseError的子类，将始终具有BaseError本身中存在的所有属性——因此，链BaseError.HTTPError.HTTPError.HTTPError.HTTPError...将始终有效。

幸运的是，Python确实提供了一种机制，可以将类注册为其他类的子类，而无需"物理"继承——也就是说，它被报告为子类，但不在其基类或__mro__中拥有父类——因此，在派生类（采用）上进行属性查找时不会在"寄养"父类中搜索属性。

通过"抽象基类"或"abc"，通过其ABCMeta元类和"register"方法，提供了这种机制。

现在，由于您可能还希望使用正常的继承语法声明您的类层次结构，即能够编写class HTTPError(BaseError):以表示新类派生自BaseError，因此您获得实际的"物理"继承。

因此，我们可以从ABCMeta类（而不是type）继承并编写__new__方法，以便排除物理继承——我们使用setattr进行包含，您的代码也打算这样做，并且直接在元类上触发所需的调用parentclass.register。

（请注意，因为我们现在正在更改基类，所以需要在元类的__new__方法中操作，而不是在__init__中操作：

from abc import ABCMeta

class MetaError(ABCMeta):
    def __new__(metacls, name, bases, attrs):

        new_bases = []
        base_iter = list(reversed(bases))
        seen = []
        register_this = None
        while base_iter:
            base = base_iter.pop(0)
            if base in seen:
                continue
            seen.append(base)
            if isinstance(base, MetaError):
                register_this = base
                base_iter = list(reversed(base.__mro__))  + base_iter
            else:
                new_bases.insert(0, base)
        cls = super(MetaError, metacls).__new__(metacls, name, tuple(new_bases), attrs)
        if register_this:
            setattr(register_this, name, cls)
            register_this.register(cls)
        return cls

并进行快速测试：

class BaseError(Exception):
    __metaclass__ = MetaError
class HTTPError(BaseError):
    pass
class HTTPBadRequest(HTTPError):
    pass

在交互模式下，检查它是否按照您的意图工作：

In [38]: BaseError.HTTPError
Out[38]: __main__.HTTPError

In [39]: BaseError.HTTPError.HTTPError
---------------------------------------------------------------------------
AttributeError                            Traceback (most recent call last)
<ipython-input-39-5d5d03751646> in <module>()
----> 1 BaseError.HTTPError.HTTPError

AttributeError: type object 'HTTPError' has no attribute 'HTTPError'

In [40]: HTTPError.__mro__
Out[40]: (__main__.HTTPError, Exception, BaseException, object)

In [41]: issubclass(HTTPError, BaseError)
Out[41]: True

In [42]: issubclass(HTTPBadRequest, BaseError)
Out[42]: True

In [43]: BaseError.HTTPError.HTTPBadRequest
Out[43]: __main__.HTTPBadRequest

In [44]: BaseError.HTTPBadRequest
---------------------------------------------------------------------------
AttributeError                            Traceback (most recent call last)
<ipython-input-44-b40d65ca66c6> in <module>()
----> 1 BaseError.HTTPBadRequest

AttributeError: type object 'BaseError' has no attribute 'HTTPBadRequest'

最重要的是，测试异常层次结构是否按照此方式正常工作：

In [45]: try:
   ....:     raise HTTPError
   ....: except BaseError:
   ....:     print("it works")
   ....: except HTTPError:
   ....:     print("not so much")
   ....: 
it works

一些注意事项：不需要显式地从 Exception 和 object 派生，因为 Exception 本身就已经继承自 object。而且，最重要的是：无论你正在开发什么项目，都应该尽可能地将其移植到 Python 3.x 版本，而不是 Python 2。Python 2 的日子已经不多了，在 Python 3 中有很多很多新功能，如果你仍在使用 Python 2，那么你会错失很多机会。(这个答案中的代码是同时兼容 Python 2/3 的，但当然 __metaclass__ 的用法声明除外)。

- jsbueno

---

谢谢你的回答。这可能是最好的选择（或者似乎基于全局映射的解决方案也可以 - 作为一个答案发布）。 - root

Answer 2

一个相当简单的全局映射解决方案，似乎也在工作中：

m = {}
class MetaError(type):

    def __init__(cls, name, bases, attrs):
        for base in bases:
            m[(base, name)] = cls 
        super(MetaError, cls).__init__(name, bases, attrs)

    def __getattribute__(self, value):
        if (self, value) in m:
            return m[self, value]
        return type.__getattribute__(self, value)

class BaseError(Exception):
    __metaclass__ = MetaError

class HttpError(BaseError):
    pass

class HttpBadRequest(HttpError):
    pass

class HttpNotFound(HttpError):
    pass

class FileNotFound(HttpNotFound):
    pass

class InvalidJson(HttpBadRequest):
    pass

- root