Python 中的鴨子類型和猴子補丁
大家好，我是老王。
Python 開發者可能都聽說過鴨子類型和猴子補丁這兩個詞，即使沒聽過，也大概率寫過相關的代碼，只不過并不了解其背后的技術要點是這兩個詞而已。
我最近在面試候選人的時候，也會問這兩個概念，很多人答的也并不是很好。但是當我向他們解釋完之后，普遍都會恍然大悟：“哦，是這個啊，我用過”。
所以，我決定來寫一篇文章，探討一下這兩個技術。
鴨子類型
引用維基百科中的一段解釋：
鴨子類型(duck typing)在程序設計中是動態類型的一種風格。在這種風格中，一個對象有效的語義，不是由繼承自特定的類或實現特定的接口，而是由"當前方法和屬性的集合"決定。
更通俗一點的說：
當看到一只鳥走起來像鴨子、游泳起來像鴨子、叫起來也像鴨子，那么這只鳥就可以被稱為鴨子。
也就是說，在鴨子類型中，關注點在于對象的行為，能作什么;而不是關注對象所屬的類型。
我們看一個例子，更形象地展示一下：
# 這是一個鴨子（Duck）類
class Duck:
def eat(self):
print("A duck is eating...")
def walk(self):
print("A duck is walking...")
# 這是一個狗（Dog）類
class Dog:
def eat(self):
print("A dog is eating...")
def walk(self):
print("A dog is walking...")
def animal(obj):
obj.eat()
obj.walk()
if __name__ == '__main__':
animal(Duck())
animal(Dog())
程序輸出：
A duck is eating...
A duck is walking...
A dog is eating...
A dog is walking...
Python 是一門動態語言，沒有嚴格的類型檢查。只要 Duck 和 Dog 分別實現了 eat 和 walk 方法就可以直接調用。
再比如 list.extend() 方法，除了 list 之外，dict 和 tuple 也可以調用，只要它是可迭代的就都可以調用。
看過上例之后，應該對「對象的行為」和「對象所屬的類型」有更深的體會了吧。
再擴展一點，其實鴨子類型和接口挺像的，只不過沒有顯式定義任何接口。
比如用 Go 語言來實現鴨子類型，代碼是這樣的：
package main
import "fmt"
// 定義接口，包含 Eat 方法
type Duck interface {
Eat()
}
// 定義 Cat 結構體，并實現 Eat 方法
type Cat struct{}
func (c *Cat) Eat() {
fmt.Println("cat eat")
}
// 定義 Dog 結構體，并實現 Eat 方法
type Dog struct{}
func (d *Dog) Eat() {
fmt.Println("dog eat")
}
func main() {
var c Duck = &Cat{}
c.Eat()
var d Duck = &Dog{}
d.Eat()
s := []Duck{
&Cat{},
&Dog{},
}
for _, n := range s {
n.Eat()
}
}
通過顯式定義一個 Duck 接口，每個結構體實現接口中的方法來實現。
猴子補丁
猴子補丁(Monkey Patch)的名聲不太好，因為它會在運行時動態修改模塊、類或函數，通常是添加功能或修正缺陷。
猴子補丁在內存中發揮作用，不會修改源碼，因此只對當前運行的程序實例有效。
但如果濫用的話，會導致系統難以理解和維護。
主要有兩個問題：
- 補丁會破壞封裝，通常與目標緊密耦合，因此很脆弱
- 打了補丁的兩個庫可能相互牽絆，因為第二個庫可能會撤銷第一個庫的補丁
所以，它被視為臨時的變通方案，不是集成代碼的推薦方式。
按照慣例，還是舉個例子來說明：
# 定義一個Dog類
class Dog:
def eat(self):
print("A dog is eating ...")
# 在類的外部給 Dog 類添加猴子補丁
def walk(self):
print("A dog is walking ...")
Dog.walk = walk
# 調用方式與類的內部定義的屬性和方法一樣
dog = Dog()
dog.eat()
dog.walk()
程序輸出：
A dog is eating ...
A dog is walking ...
這里相當于在類的外部給 Dog 類增加了一個 walk 方法，而調用方式與類的內部定義的屬性和方法一樣。
再舉一個比較實用的例子，比如我們常用的 json 標準庫，如果說想用性能更高的 ujson 代替的話，那勢必需要將每個文件的引入：
import json
改成：
import ujson as json如果這樣改起來成本就比較高了。這個時候就可以考慮使用猴子補丁，只需要在程序入口加上：
import json
import ujson
def monkey_patch_json():
json.__name__ = 'ujson'
json.dumps = ujson.dumps
json.loads = ujson.loads
monkey_patch_json()
這樣在以后調用 dumps 和 loads 方法的時候就是調用的 ujson 包，還是很方便的。
但猴子補丁就是一把雙刃劍，問題也在上文中提到了，看需，謹慎使用吧。
