在 Python 中创建静态类

Question

我喜欢创建可以被其他类使用并且所有方法都是静态的帮助类（staticmethod）。我需要用装饰器 @staticmethod 包装每个方法，但这种解决方案在我看来不是很美观。我决定为这些类创建一个元类 - 工具，这里是一个抽象实现示例：

import types
import math


class StaticClass(type):
    def __new__(mcs, name, bases, attr):
        for name, value in attr.items():
            if type(value) is types.MethodType:
                attr[name] = staticmethod(value)
        return super().__new__(mcs, name, bases, attr)


class Tool(metaclass=StaticClass):

    def get_radius_from_area(area):
        return math.sqrt(area/Tool.get_pi())

    def get_pi():
        return math.pi


class CalcRadius:
    def __init__(self, area):
        self.__area = area

    def __call__(self):
        return Tool.get_radius_from_area(self.__area)


if __name__ == '__main__':
    get_it = CalcRadius(100)
    print(get_it())  # 5.641895835477563

一切正常并给出正确的结果，但 IDE 中的代码检查存在可理解和可预测的问题（我使用 Pycharm 2019.2）。

• 对于 def get_radius_from_area(area)： 通常是名为“self”的方法的第一个参数。 'area' 在方法的返回中以黄色突出显示。

• 对于 get_pi()： 方法必须有第一个参数，通常称为'self' 没有参数的括号中的空白用红色下划线。

如果我在类上方添加行“#noinspection PyMethodParameters”，这部分解决了问题，但它看起来比几十个@staticmethods还要糟糕。

我理解为什么会发生这种情况，以及为什么 JetBrains 的开发人员专门针对 Django 调整其 IDE 中的部分代码。

但我能以某种方式精美地创建一个纯静态类，其中所有方法都是静态的吗？ 也许元类不是最好的选择，是否有某种替代解决方案？

Answer 1

您的元类实际上并没有做任何事情，因为types.MethodType 只匹配绑定的方法对象。当您浏览 __new__ 中的类命名空间时，您不会得到任何这些，因此您永远不会在 staticmethod 中包装任何内容。

您可以通过将检查更改为types.FunctionType 来修复它（这可能会满足能够正确查看方法类型的自动化工具）：

class StaticClass(type):
    def __new__(mcs, name, bases, attr):
        for name, value in attr.items():
            if type(value) is types.FunctionType:
                attr[name] = staticmethod(value)
        return super().__new__(mcs, name, bases, attr)

但我建议直接取消类并直接使用函数。函数是 Python 中的第一类对象，您可以在对象之间任意传递它们。如果您想要方便地对它们进行分组，可以将它们放在列表或字典中，或者使用模块将它们的代码收集到各种分组中（并使用包对模块进行分组）。我还建议您避免使用前导双下划线 __names 来尝试通过调用名称修改来获得您的属性的隐私。它实际上并没有保护您的数据不受任何影响（外部代码可以仍然可以获取它），并且它使调试变得更加困难。它包含在 Python 中是为了帮助您避免意外的名称冲突，而不是理所当然地保护成员变量。

Answer 2

为什么不在模块级别而不是类封装您的代码，并为您的用户提供功能？

你的代码可以这么简单：

import math


def calc_radius(area):
    return math.sqrt(area/math.pi)


print(calc_radius(100))

Answer 3

您还可以创建一个类装饰器，我个人更喜欢它而不是美学上的元类：

import types

def staticclass(cls):
    for name, value in vars(cls).items():
        if isinstance(value, types.FunctionType):
            setattr(cls, name, staticmethod(value))
    return cls

这样：

@staticclass
class Tool:

    def get_radius_from_area(area):
        return math.sqrt(area/Tool.get_pi())

    def get_pi():
        return math.pi


class CalcRadius:
    def __init__(self, area):
        self.__area = area

    def __call__(self):
        return Tool.get_radius_from_area(self.__area)


if __name__ == '__main__':
    get_it = CalcRadius(100)
    print(get_it())

输出：5.641895835477563

编辑：@Blckknght 正确指出函数不是绑定方法，直到它实际绑定到一个实例，而类对象不是。切换到isinstance(value, types.FunctionType) 将允许正确包装。