詳細解析Python中__init__()方法的高級應用

我們可以通過工廠函數來構建一副完整的撲克牌。這會比枚舉所有52張撲克牌要好得多，在Python中，我們有如下兩種常見的工廠方法：

如果需要的話，我們總是可以將一個函數重寫為適當的可調用對象。我們可以將一個可調用對象重構到我們的工廠類層次結構中。我們將在第五章《使用可調用對象和上下文》中學習可調用對象。

一般，類定義的優點是通過繼承實現代碼重用。工廠類的函數就是包裝一些目標類層次結構和復雜對象的構造。如果我們有一個工廠類，當擴展目標類層次結構的時候，我們可以添加子類到工廠類中。這給我們提供了多態性工廠類；不同的工廠類定義具有相同的方法簽名，可以交替使用。

這類水平的多態性對于靜態編譯語言如Java或C++非常有用。編譯器可以解決類和方法生成代碼的細節。

如果選擇的工廠定義不能重用任何代碼，則在Python中類層次結構不會有任何幫助。我們可以簡單的使用具有相同簽名的函數。

以下是我們各種Card子類的工廠函數：

def card(rank, suit):
 if rank == 1:
 return AceCard('A', suit)
 elif 2 <= rank < 11: 
 return NumberCard(str(rank), suit)

 elif 11 <= rank < 14:
 name = {11: 'J', 12: 'Q', 13: 'K' }[rank]
 return FaceCard(name, suit)
 else:
 raise Exception("Rank out of range")

這個函數通過數值類型的rank和suit對象構建Card類。我們現在可以非常簡單的構建牌了。我們已經封裝構造問題到一個單一的工廠函數中，允許應用程序在不知道精確的類層次結構和多態設計是如何工作的情況下進行構建。

下面是一個如何通過這個工廠函數構建一副牌的示例：

deck = [card(rank, suit) for rank in range(1,14) for suit in (Club, Diamond, Heart, Spade)]

它枚舉了所有的牌值和花色來創建完整的52張牌。
1. 錯誤的工廠設計和模糊的else子句

注意card()函數里面的if語句結構。我們沒有使用“包羅萬象”的else子句來做任何處理；我們只是拋出異常。使用“包羅萬象”的else子句會引出一個小小的辯論。

一方面，從屬于else子句的條件不能不言而喻，因為它可能隱藏著微妙的設計錯誤。另一方面，一些else子句確實是顯而易見的。

重要的是要避免含糊的else子句。

考慮下面工廠函數定義的變體：

def card2(rank, suit):
 if rank == 1: 
 return AceCard('A', suit)
 elif 2 <= rank < 11: 
 return NumberCard(str(rank), suit)
 else:
 name = {11: 'J', 12: 'Q', 13: 'K'}[rank]
 return FaceCard(name, suit)

以下是當我們嘗試創建整副牌將會發生的事情：

deck2 = [card2(rank, suit) for rank in range(13) for suit in (Club, Diamond, Heart, Spade)]

它起作用了嗎？如果if條件更復雜了呢？

一些程序員掃視的時候可以理解這個if語句。其他人將難以確定是否所有情況都正確執行了。

對于高級Python編程，我們不應該把它留給讀者去演繹條件是否適用于else子句。對于菜鳥條件應該是顯而易見的，至少也應該是顯示的。

何時使用“包羅萬象”的else

盡量的少使用。使用它只有當條件是顯而易見的時候。當有疑問時，顯式的并拋出異常。

避免含糊的else子句。
2. 簡單一致的使用elif序列

我們的工廠函數card()是兩種常見工廠設計模式的混合物:

為了簡單起見，最好是專注于這些技術的一個而不是兩個。

我們總是可以用映射來代替elif條件。（是的，總是。但相反是不正確的；改變elif條件為映射將是具有挑戰性的。）

以下是沒有映射的Card工廠：

def card3(rank, suit):
 if rank == 1: 
 return AceCard('A', suit)
 elif 2 <= rank < 11: 
 return NumberCard(str(rank), suit)
 elif rank == 11:
 return FaceCard('J', suit)
 elif rank == 12:
 return FaceCard('Q', suit)
 elif rank == 13:
 return FaceCard('K', suit)
 else:
 raise Exception("Rank out of range")

我們重寫了card()工廠函數。映射已經轉化為額外的elif子句。這個函數有個優點就是它比之前的版本更加一致。
3. 簡單的使用映射和類對象

在一些示例中，我們可以使用映射來代替一連串的elif條件。很可能發現條件太復雜，這個時候或許只有使用一連串的elif條件來表達才是明智的選擇。對于簡單示例，無論如何，映射可以做的更好且可讀性更強。

因為class是最好的對象，我們可以很容易的映射rank參數到已經構造好的類中。

以下是僅使用映射的Card工廠：

 def card4(rank, suit):
 class_= {1: AceCard, 11: FaceCard, 12: FaceCard, 13: FaceCard}.get(rank, NumberCard)
 return class_(rank, suit)

我們已經映射rank對象到類中。然后，我們傳遞rank值和suit值到類來創建最終的Card實例。

最好我們使用defaultdict類。無論如何，對于微不足道的靜態映射不會比這更簡單了。看起來像下面代碼片段那樣：

defaultdict(lambda: NumberCard, {1: AceCard, 11: FaceCard, 12: FaceCard, 12: FaceCard})

注意：defaultdict類默認必須是零參數的函數。我們已經使用了lambda創建必要的函數來封裝常量。這個函數，無論如何，都有一些缺陷。對于我們之前版本中缺少1到A和13到K的轉換。當我們試圖增加這些特性時，一定會出現問題的。

我們需要修改映射來提供可以和字符串版本的rank對象一樣的Card子類。對于這兩部分的映射我們還可以做什么？有四種常見解決方案：

1. 可以做兩個并行的映射。我們不建議這樣，但是會強調展示不可取的地方。
2. 可以映射個二元組。這個同樣也會有一些缺點。
3. 可以映射到partial()函數。partial()函數是functools模塊的一個特性。
4. 可以考慮修改我們的類定義，這種映射更容易。可以在下一節將__init__()置入子類定義中看到。

我們來看看每一個具體的例子。
3.1. 兩個并行映射

以下是兩個并行映射解決方案的關鍵代碼：

class_= {1: AceCard, 11: FaceCard, 12: FaceCard, 13: FaceCard}.get(rank, NumberCard)
rank_str= {1:'A', 11:'J', 12:'Q', 13:'K'}.get(rank, str(rank))
return class_(rank_str, suit)

這并不可取的。它涉及到重復映射鍵1、11、12和13序列。重復是糟糕的，因為在軟件更新后并行結構依然保持這種方式。

不要使用并行結構

并行結構必須使用元組或一些其他合適的集合來替代。
3.2. 映射到元組的值

以下是二元組映射的關鍵代碼：

class_, rank_str= {
 1: (AceCard,'A'),
 11: (FaceCard,'J'),
 12: (FaceCard,'Q'),
 13: (FaceCard,'K'),
}.get(rank, (NumberCard, str(rank)))
return class_(rank_str, suit)

這是相當不錯的。不需要過多的代碼來分類打牌中的特殊情況。當我們需要改變Card類層次結構來添加額外的Card子類時，我們將看到它如何被修改或被擴展。

將rank值映射到一個類對象的確讓人感覺奇怪，且只有類初始化所需兩個參數中的其中之一。將牌值映射到一個簡單的類或沒有提供一些混亂參數(但不是所有)的函數對象似乎會更合理。
3.3. partial函數解決方案

相比映射到二元組函數和參數之一，我們可以創建一個partial()函數。這是一個已經提供一些(但不是所有)參數的函數。我們將從functools庫中使用partial()函數來創建一個帶有rank參數的partial類。

以下是一個映射rank到partial()函數，可用于對象創建：

from functools import partial
part_class= {
 1: partial(AceCard, 'A'),
 11: partial(FaceCard, 'J'),
 12: partial(FaceCard, 'Q'),
 13: partial(FaceCard, 'K'),
}.get(rank, partial(NumberCard, str(rank)))
return part_class(suit)

映射將rank對象與partial()函數聯系在一起，并分配給part_class。這個partial()函數可以被應用到suit對象來創建最終的對象。partial()函數是一種常見的函數式編程技術。它在我們有一個函數來替代對象方法這一特定的情況下使用。

不過總體而言，partial()函數對于大多數面向對象編程并沒有什么幫助。相比創建partial()函數，我們可以簡單地更新類的方法來接受不同組合的參數。partial()函數類似于給對象構造創建一個連貫的接口。
3.4. 連貫的工廠類接口

在某些情況下，我們設計的類為方法的使用定義了順序，衡量方法的順序很像partial()函數。

在一個對象表示法中我們可能會有x.a() .b()。我們可以把它當成x(a, b)。x.a()函數是等待b()的一類partial()函數。我們可以認為它就像x(a)(b)那樣。

這里的想法是，Python給我們提供兩種選擇來管理狀態。我們既可以更新對象又可以創建有狀態性的（在某種程度上）partial()函數。由于這種等價，我們可以重寫partial()函數到一個連貫的工廠對象中。我們使得rank對象的設置為一個連貫的方法來返回self。設置suit對象將真實的創建Card實例。

以下是一個連貫的Card工廠類，有兩個方法函數，必須在特定順序中使用：

class CardFactory:
 def rank(self, rank):
 self.class_, self.rank_str= {
 1: (AceCard, 'A'),
 11: (FaceCard,'J'),
 12: (FaceCard,'Q'),
 13: (FaceCard,'K'),
 }.get(rank, (NumberCard, str(rank)))
 return self
 def suit(self, suit):
 return self.class_(self.rank_str, suit)

rank()方法更新構造函數的狀態，suit()方法真實的創建了最終的Card對象。

這個工廠類可以像下面這樣使用：

card8 = CardFactory()
deck8 = [card8.rank(r+1).suit(s) for r in range(13) for s in (Club, Diamond, Heart, Spade)]

首先，我們創建一個工廠實例，然后我們使用那個實例創建Card實例。這并沒有實質性改變__init__()本身在Card類層次結構中如何運作的。然而，它確實改變了我們客戶端應用程序創建對象的方式。

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