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猴子补丁 (Monkey Patching)

猴子补丁是一项允许在运行时（runtime）更改对象行为的技术。它是一个非常有用的功能，但它也可能使你的代码更难以理解和调试，因此，在实现猴子补丁程序时必须谨慎。

猴子补丁与Python中的灵活性紧密相关。自定义对象是可变的，因此可以替换其属性而无需创建该对象的新副本。

来看一个例子：

class A:def speak(self):return "hello"def speak_patch(self):return "world"

A.speak = speak_patch # <1>

some_class = A()

print('some_class.speak():', some_class.speak()) # <2>

some_class.speak(): world

<2>的部分会显示 world，而不会显示 hello，原因是因为我们在 <1> 的部分做了猴子补丁，即使用speak_patch 这个函数去取代掉原来的speak。

再来看一个例子：

class A:def __init__(self, array):self._list = array# def __len__(self): # <2>#     return len(self._list)def length(obj): # <1>return len(obj._list) # <2>A.__len__ = length # <3>a = A([1, 2, 3])
print('length:', len(a))

length: 3

A class 并没有定义 __len__ 的方法 ( 将 <2> 注释起来 )，如果是在 runtime 中，我们可不可以把 __len__ 方法加上去?

可以，只要将 <1> 的部分的 function 先写出来。注意：该有的参数还是要有，但名称可以不一样，像是原本 <2> 是 self，在 <1> 可以任意写 ( 例如 obj )，因为会在 <3> 的部分自己去对应起来。但是取长度时，也就是 <2> 的部分，就必须要写 obj._list，

经过以上的部分，就可以成功的在 runtime 时，实际上实现A class 的 __len__。那为什么不一开始就实现 __len__，像是：

class A:def __init__(self, array):self._list = arraydef __len__(self): # <2>return len(self._list)

原因是我们不希望去修改 A class 的源代码，而后者的修改也只是暂时性的，像用在测试时。

Python 中的猴子补丁是有限制的，它限制你不能给内置类型打补丁。比如要给str这个对象打补丁，就会报错。

def find(self, sub, start=None, end=None):return 'ok'str.find = find

---------------------------------------------------------------------------TypeError                                 Traceback (most recent call last)<ipython-input-7-f3f01b37ba7a> in <module>2     return 'ok'3
----> 4 str.find = findTypeError: can't set attributes of built-in/extension type 'str'

原因是可以保证内置的功能都是原本的，避免有人去打补丁后，导致后续一堆奇怪的问题。

记得，猴子补丁不能滥用，否则会造成系统难以维护以及代码很难理解。

types module 中的 types.MethodType

很类似猴子补丁，来看一个 types.MethodType 的例子，

import typesclass A:def speak(self):return "hello"def speak_patch(self):return "world"a = A()
a.speak = types.MethodType(speak_patch, a) # <1>
print('a.speak():', a.speak()) # <2>a2 = A()
print('a2.speak():', a2.speak()) # <3>

a.speak(): world
a2.speak(): hello

<1> 的部分，使用方法 types.MethodType( fun, obj)。要注意的是，我们是放一个 instance (a) 进去，所以 <2> 的输出是 world，而 <3> 的输出则是 hello ( 因为 a2 的 instance 我们并没有去修改 )。

再来看一个例子：

import typesclass A:def speak(self):return "hello"def speak_patch(self):return "world"A.speak = types.MethodType(speak_patch, A) # <1>
a = A()
print('a.speak():', a.speak()) # <2>a2 = A()
print('a2.speak:', a2.speak()) # <3>

a.speak(): world
a2.speak: world

<1> 的部分，我们是放一个 A class 进去，所以 <2> 和 <3> 的输出都会是 world，因为我们改变了 A class，这几乎就和前面所介绍的猴子补丁是一样的功能。

这里主要是强调 patched instance或是patched class是不太一样的。

模块级别的猴子补丁

在模块级别也可以用猴子补丁。

#module.py
def print_variable(var):print(var)

# module2.py
import moduledef another_print(var):module.print_variable(var+1)

#script.py
import module
import module2var1 = 1module.print_variable(var1)
# 1def print_plus_one(var):print(var+1)module.print_variable = print_plus_onemodule.print_variable(var1)
# 2
module2.another_print(var1)
# 3

1
2
3

什么时候用去猴子补丁？

猴子补丁非常强大，它显示了Python的灵活性。

作为一般规则，最好不要打猴子补丁。例如，如果要更改程序的行为，则可以为要更改的类定义子类。猴子补丁的问题在于程序的行为变得更加难以理解。要追溯行为的变化变得非常复杂。

但是，有时可能会有很大的好处。例如，使用numpy计算快速傅里叶变换可能比使用其他实现慢。想象一下你想使用PyFFTW，但是不想重写所有程序。这时你可以猴子补丁你的代码！

请参阅下面的示例：

import pyfftw
import numpynumpy.fft = pyfftw.interfaces.numpy_fft

现在，无论何时使用numpy提供的FFT例程，它们都会被PyFFTW的例程自动替换。这可能会对你的程序产生巨大的影响，并且只用了一行代码！

另外，常见的情况是测试。有时，你想在缺乏某些功能的环境中测试代码，或者由于测试实际上是在修改实时数据库，因此想防止这种情况。在这种情况下，可以在进行测试之前更改与数据库通信的方法。即在测试程序时先避免与设备通信。

总之，究竟如何实现此行为将取决于具体情况。

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