Python：在模块和shell之间共享对象

Question

长期的听众，第一次来电。

我有一个高级设计问题，可能过于笼统，但是在这里：

目前，我编写了一组相当大的模块。我通过编写调用这些模块的长脚本来使用它们。我需要重构以使其更具交互性；不依赖于长脚本，而是希望从 shell 调用函数并修改对象实例。

问题：需要在所有模块之间共享对象实例并与 shell 共享。

目前，只需创建一个包含对象实例初始化的模块，并且所有其他模块都从此“工作区”模块导入共享实例。我认为必须有更优雅的方法来解决这个问题；有什么建议吗？

P.S. 最初使用对象方法，但在与真正的程序员（我是机械工程师）交谈后，他建议我仅将对象用作属性容器，并将方法单独拆分。

编辑：更改示例代码以包括多个实例并删除多余的文件夹/文件。

注意：对象方法与单独方法的问题很有趣，但这里的主要问题是从模块和 shell 访问实例。

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尝试一个微不足道的泛化示例：

（免责声明：这是无意义的代码，只是试图通常显示我要解决的问题类型。即通过调用方法和直接从 shell 修改属性来修改对象实例。）

===== folder structure =====

dev/init.py
dev/bike.py
dev/car.py
dev/workspace.py

===== init.py ======

from workspace import *
import bike
import car

===== workspace.py =====

class Bike:
    pass

class Car:
    pass

b = [Bike(), Bike()]
c = Car()

===== bike.py =====

from workspace import *

def start():
   b[0].x = 6
   b[1].x = 9

def move():
   b[0].x += 1
   b[1].x += 1.2

def distance():
    print(b[0].x-c.x)

===== car.py =====

from workspace import *

def start():
   c.x = 0

def move():
   c.x += 2

def brake(bike_instance):
    if bike_instance.x - c.x < 2:
        c.x = 0

使用示例：

$ python init.py -i
>>> bike.start()
>>> car.start()
>>> bike.move()
>>> car.move()
>>> car.move()
>>> car.move()
>>> bike.distance()
>>> car.brake(b[0])
>>> car.brake(b[1])
>>> c.x = 5

- daedalus12

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如果我正确理解了你的问题，我很好奇：你的程序员朋友到底有什么反对在相应的类中使用相关方法的理由？如果将一个函数作为一个类方法是有意义的，那么你应该绝对这样做。 - Nathan

我同意@kuyan的观点。你的朋友给了你一个糟糕的建议。我猜他是一个用C语言编程的人，习惯使用结构体来存储相关数据，并且编写函数来操作这些结构体。在特定情境下这样做没有问题，但是对于Python的习惯用法来说完全不合适。 - Kirk Strauser

程序员朋友告诉我，这样做可以帮助保持代码的兼容性。我将“自行车”进行了序列化，以便在未来几周或几个月后，当代码发生重大变化时，仍然可以使用它们。虽然这听起来像是奇怪的建议，但方法内嵌于类中的代码更加简洁。为了实现多个实例，我在工作区中使用了“自行车”的列表，而不是单个实例。 - daedalus12

你尝试过使用IPython笔记本吗？ - jfs

@KirkStrauser：将应用程序逻辑与数据存储方式分离没有任何问题（或非Pythonic）。一些人喜欢保持其模型（如ORM中的）类的简单性（仅包含数据属性或非常稳定的固定方法集（如REST中的））。 - jfs

Answer 1

我不知道你期望的工作流程是什么，或者在包的根目录下的init.py中有什么内容，但我认为你的模块应该定义它们自己的类。然后，在入口点创建这些类的实例并使用它们。你现在所做的，创建实例是导入的副作用，就像“单例”类型的模式。如果你想要两辆自行车或两辆汽车怎么办？

dev/modules/car.py

class Car:
    pass

dev/modules/bike.py

class Bike:
    pass

dev/init.py（或者工作区，因为我不知道它的真正用途）

from modules import bike, car

aBike = bike.Bike()
aCar = car.Car()

- jdi

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问题在于如何从aCar内部访问aBike，反之亦然...最终可能会创建多个“bikes”或“cars”。 - daedalus12

它们不应该相互依赖。这将意味着循环导入，这不是良好的设计。自行车模块应该定义自行车。汽车模块定义汽车。您将它们导入脚本以使用它们。 - jdi

查阅了“Singleton”模式，似乎“workspace.py”模块确实是这样做的。我更改了示例以显示如何容纳多个自行车（工作区定义列表而不是单个实例）。我知道循环导入是不好的；你有什么建议吗？除了每次传递实例作为参数，例如“car.brake(b)”？ - daedalus12

如果一个对象需要操作另一个对象，那么将其作为参数传递似乎是合适的。否则，如果你知道一辆车经常需要操作一辆自行车，那么你可以将自行车存储在车上作为成员，并且让所有方法在内部使用它：aCar.setBike(aBike); aCar.brake(); aCar.distanceTo()，尽管我认为如果你想让它操作任意数量的自行车，它仍然应该是你传递的参数。 - jdi