Делегирование как альтернатива наследованию
В объектно-ориентированном программировании повторное использование и расширение кода - обычная задача. Существует два основных способа достичь этого: наследование и делегирование.
Наследование - это механизм, при котором подкласс наследует методы и атрибуты от родительского класса. Подкласс может переопределить некоторые из этих унаследованных методов, чтобы предоставить свою собственную реализацию.
Делегирование, с другой стороны, предполагает, что объект содержит другой объект и перенаправляет определенные вызовы методов ему.
В этом шаге мы рассмотрим делегирование как альтернативу наследованию. Мы реализуем класс, который делегирует часть своего поведения другому объекту.
Создание примера делегирования
Сначала нам нужно создать базовый класс, с которым будет взаимодействовать наш делегирующий класс.
- Создайте новый файл с именем
base_class.py в директории /home/labex/project. В этом файле будет определен класс с именем Spam с тремя методами: method_a, method_b и method_c. Каждый метод выводит сообщение и возвращает результат. Вот код, который нужно поместить в base_class.py:
class Spam:
def method_a(self):
print('Spam.method_a executed')
return "Result from Spam.method_a"
def method_b(self):
print('Spam.method_b executed')
return "Result from Spam.method_b"
def method_c(self):
print('Spam.method_c executed')
return "Result from Spam.method_c"
Далее мы создадим делегирующий класс.
- Создайте новый файл с именем
delegator.py. В этом файле мы определим класс с именем DelegatingSpam, который делегирует часть своего поведения экземпляру класса Spam.
from base_class import Spam
class DelegatingSpam:
def __init__(self):
## Create an instance of Spam that we'll delegate to
self._spam = Spam()
def method_a(self):
## Override method_a but also call the original
print('DelegatingSpam.method_a executed')
result = self._spam.method_a()
return f"Modified {result}"
def method_c(self):
## Completely override method_c
print('DelegatingSpam.method_c executed')
return "Result from DelegatingSpam.method_c"
def __getattr__(self, name):
## For any other attribute/method, delegate to self._spam
print(f"Delegating {name} to the wrapped Spam object")
return getattr(self._spam, name)
В методе __init__ мы создаем экземпляр класса Spam. Метод method_a переопределяет исходный метод, но также вызывает метод method_a класса Spam. Метод method_c полностью переопределяет исходный метод. Метод __getattr__ - это специальный метод в Python, который вызывается, когда обращаются к атрибуту или методу, который не существует в классе DelegatingSpam. Затем он делегирует вызов экземпляру Spam.
Теперь давайте создадим тестовый файл, чтобы проверить нашу реализацию.
- Создайте тестовый файл с именем
test_delegation.py. В этом файле будет создан экземпляр класса DelegatingSpam и будут вызваны его методы.
from delegator import DelegatingSpam
## Create a delegating object
spam = DelegatingSpam()
print("Calling method_a (overridden with delegation):")
result_a = spam.method_a()
print(f"Result: {result_a}\n")
print("Calling method_b (not defined in DelegatingSpam, delegated):")
result_b = spam.method_b()
print(f"Result: {result_b}\n")
print("Calling method_c (completely overridden):")
result_c = spam.method_c()
print(f"Result: {result_c}\n")
## Try accessing a non-existent method
try:
print("Calling non-existent method_d:")
spam.method_d()
except AttributeError as e:
print(f"Error: {e}")
Наконец, мы запустим тестовый скрипт.
- Запустите тестовый скрипт, используя следующие команды в терминале:
cd /home/labex/project
python3 test_delegation.py
Вы должны увидеть вывод, похожий на следующий:
Calling method_a (overridden with delegation):
DelegatingSpam.method_a executed
Spam.method_a executed
Result: Modified Result from Spam.method_a
Calling method_b (not defined in DelegatingSpam, delegated):
Delegating method_b to the wrapped Spam object
Spam.method_b executed
Result: Result from Spam.method_b
Calling method_c (completely overridden):
DelegatingSpam.method_c executed
Result: Result from DelegatingSpam.method_c
Calling non-existent method_d:
Delegating method_d to the wrapped Spam object
Error: 'Spam' object has no attribute 'method_d'
Делегирование против наследования
Теперь давайте сравним делегирование с традиционным наследованием.
- Создайте файл с именем
inheritance_example.py. В этом файле мы определим класс с именем InheritingSpam, который наследует от класса Spam.
from base_class import Spam
class InheritingSpam(Spam):
def method_a(self):
## Override method_a but also call the parent method
print('InheritingSpam.method_a executed')
result = super().method_a()
return f"Modified {result}"
def method_c(self):
## Completely override method_c
print('InheritingSpam.method_c executed')
return "Result from InheritingSpam.method_c"
Класс InheritingSpam переопределяет методы method_a и method_c. В методе method_a мы используем super(), чтобы вызвать метод method_a родительского класса.
Далее мы создадим тестовый файл для примера наследования.
- Создайте тестовый файл с именем
test_inheritance.py. В этом файле будет создан экземпляр класса InheritingSpam и будут вызваны его методы.
from inheritance_example import InheritingSpam
## Create an inheriting object
spam = InheritingSpam()
print("Calling method_a (overridden with super call):")
result_a = spam.method_a()
print(f"Result: {result_a}\n")
print("Calling method_b (inherited from parent):")
result_b = spam.method_b()
print(f"Result: {result_b}\n")
print("Calling method_c (completely overridden):")
result_c = spam.method_c()
print(f"Result: {result_c}\n")
## Try accessing a non-existent method
try:
print("Calling non-existent method_d:")
spam.method_d()
except AttributeError as e:
print(f"Error: {e}")
Наконец, мы запустим тест наследования.
- Запустите тест наследования, используя следующие команды в терминале:
cd /home/labex/project
python3 test_inheritance.py
Вы должны увидеть вывод, похожий на следующий:
Calling method_a (overridden with super call):
InheritingSpam.method_a executed
Spam.method_a executed
Result: Modified Result from Spam.method_a
Calling method_b (inherited from parent):
Spam.method_b executed
Result: Result from Spam.method_b
Calling method_c (completely overridden):
InheritingSpam.method_c executed
Result: Result from InheritingSpam.method_c
Calling non-existent method_d:
Error: 'InheritingSpam' object has no attribute 'method_d'
Основные различия и соображения
Давайте рассмотрим сходства и различия между делегированием и наследованием.
-
Переопределение методов: И делегирование, и наследование позволяют переопределять методы, но синтаксис различается.
- В делегировании вы определяете собственный метод и решаете, вызывать ли метод обернутого объекта.
- В наследовании вы определяете собственный метод и используете
super(), чтобы вызвать метод родительского класса.
-
Доступ к методам:
- В делегировании неопределенные методы перенаправляются через метод
__getattr__.
- В наследовании неопределенные методы наследуются автоматически.
-
Типовые отношения:
- При делегировании
isinstance(delegating_spam, Spam) возвращает False, потому что объект DelegatingSpam не является экземпляром класса Spam.
- При наследовании
isinstance(inheriting_spam, Spam) возвращает True, потому что класс InheritingSpam наследует от класса Spam.
-
Ограничения: Делегирование через __getattr__ не работает с специальными методами, такими как __getitem__, __len__ и т.д. Эти методы должны быть явно определены в делегирующем классе.
Делегирование особенно полезно в следующих ситуациях:
- Вы хотите настроить поведение объекта без влияния на его иерархию.
- Вы хотите объединить поведения из нескольких объектов, которые не имеют общего родителя.
- Вам нужна больше гибкости, чем предоставляет наследование.
Наследование обычно предпочтительнее, когда:
- Отношение "является - подтипом" ясно (например, автомобиль является транспортным средством).
- Вам нужно сохранить совместимость типов в вашем коде.
- Необходимо наследовать специальные методы.
