如何在Python中使用抽象基类实现字典？

Question

我试图通过使用抽象基类MutableMapping在Python中实现映射，但是在实例化时遇到了错误。我将如何制作该词典的工作版本dict，以便使用Abstract Base Classs 尽可能清楚地模拟内置 类 ？

>>> class D(collections.MutableMapping):
...     pass
... 
>>> d = D()
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: Can't instantiate abstract class D with abstract methods __delitem__, __getitem__, __iter__, __len__, __setitem__

一个很好的答案将演示如何进行这项工作，特别是无需子类化dict（我非常熟悉的一个概念）。

Answer 1

如何使用抽象基类实现字典？

一个很好的答案将演示如何进行这项工作，尤其是在不继承dict的情况下。

这是错误消息： TypeError: Can't instantiate abstract class D with abstract methods __delitem__, __getitem__, __iter__, __len__, __setitem__

事实证明，必须实现它们才能使用抽象基类（ABC）MutableMapping。

实作

因此，我实现了一个映射，该映射在大多数方面像dict一样工作，该映射使用对象的属性引用dict进行映射。（委托与继承不同，因此我们只委托给实例__dict__，我们可以使用任何其他临时映射，但是您似乎并不关心实现的那部分。这样做很有意义。在Python
2中采用这种方式，因为MutableMapping在Python 2中没有__slots__，所以您要创建一种__dict__方式。在Python
3中，可以通过设置完全避免字典__slots__。

from collections.abc import MutableMapping

class D(MutableMapping):
    '''
    Mapping that works like both a dict and a mutable object, i.e.
    d = D(foo='bar')
    and 
    d.foo returns 'bar'
    '''
    # ``__init__`` method required to create instance from class.
    def __init__(self, *args, **kwargs):
        '''Use the object dict'''
        self.__dict__.update(*args, **kwargs)
    # The next five methods are requirements of the ABC.
    def __setitem__(self, key, value):
        self.__dict__[key] = value
    def __getitem__(self, key):
        return self.__dict__[key]
    def __delitem__(self, key):
        del self.__dict__[key]
    def __iter__(self):
        return iter(self.__dict__)
    def __len__(self):
        return len(self.__dict__)
    # The final two methods aren't required, but nice for demo purposes:
    def __str__(self):
        '''returns simple dict representation of the mapping'''
        return str(self.__dict__)
    def __repr__(self):
        '''echoes class, id, & reproducible representation in the REPL'''
        return '{}, D({})'.format(super(D, self).__repr__(), 
                                  self.__dict__)

示范

并演示用法：

>>> d = D((e, i) for i, e in enumerate('abc'))
>>> d
<__main__.D object at 0x7f75eb242e50>, D({'b': 1, 'c': 2, 'a': 0})
>>> d.a
0
>>> d.get('b')
1
>>> d.setdefault('d', []).append(3)
>>> d.foo = 'bar'
>>> print(d)
{'b': 1, 'c': 2, 'a': 0, 'foo': 'bar', 'd': [3]}

为了确保dict API，吸取的教训是您可以随时检查collections.abc.MutableMapping：

>>> isinstance(d, MutableMapping)
True
>>> isinstance(dict(), MutableMapping)
True

尽管由于集合导入上的注册，字典通常将成为MutableMapping的一个实例，但并非总是如此：

>>> isinstance(d, dict)
False
>>> isinstance(d, (dict, MutableMapping))
True

完成本练习后，对我来说很明显，使用抽象基类只能为该类用户提供标准API的保证。在这种情况下，将向假定MutableMapping对象的用户保证Python的标准API。

注意事项：

在fromkeys类的构造方法未实现。

>>> dict.fromkeys('abc')
{'b': None, 'c': None, 'a': None}
>>> D.fromkeys('abc')
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: type object 'D' has no attribute 'fromkeys'

可以掩盖内置的dict方法，例如get或setdefault

>>> d['get'] = 'baz'
>>> d.get('get')
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'str' object is not callable

再次取消屏蔽非常简单：

>>> del d['get']
>>> d.get('get', 'Not there, but working')
'Not there, but working'

但是我不会在生产中使用此代码。

没有字典的演示，Python 3：

>>> class MM(MutableMapping):
...   __delitem__, __getitem__, __iter__, __len__, __setitem__ = (None,) *5
...   __slots__ = ()
...
>>> MM().__dict__
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'MM' object has no attribute '__dict__'