Python 中的鸭子类型和猴子补丁
大家好，我是老王。
Python 开发者可能都听说过鸭子类型和猴子补丁这两个词，即使没听过，也大概率写过相关的代码，只不过并不了解其背后的技术要点是这两个词而已。
我最近在面试候选人的时候，也会问这两个概念，很多人答的也并不是很好。但是当我向他们解释完之后，普遍都会恍然大悟：“哦，是这个啊，我用过”。
所以，我决定来写一篇文章，探讨一下这两个技术。
鸭子类型
引用维基百科中的一段解释：
鸭子类型（duck typing）在程序设计中是动态类型的一种风格。在这种风格中，一个对象有效的语义，不是由继承自特定的类或实现特定的接口，而是由"当前方法和属性的集合"决定。
更通俗一点的说：
当看到一只鸟走起来像鸭子、游泳起来像鸭子、叫起来也像鸭子，那么这只鸟就可以被称为鸭子。
也就是说，在鸭子类型中，关注点在于对象的行为，能作什么；而不是关注对象所属的类型。
我们看一个例子，更形象地展示一下：
# 这是一个鸭子（Duck）类
class Duck:
def eat(self):
print("A duck is eating...")
def walk(self):
print("A duck is walking...")
# 这是一个狗（Dog）类
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())
程序输出：
A duck is eating...
A duck is walking...
A dog is eating...
A dog is walking...
Python 是一门动态语言，没有严格的类型检查。只要 Duck 和 Dog 分别实现了 eat 和 walk 方法就可以直接调用。
再比如 list.extend() 方法，除了 list 之外，dict 和 tuple 也可以调用，只要它是可迭代的就都可以调用。
看过上例之后，应该对「对象的行为」和「对象所属的类型」有更深的体会了吧。
再扩展一点，其实鸭子类型和接口挺像的，只不过没有显式定义任何接口。
比如用 Go 语言来实现鸭子类型，代码是这样的：
package main
import "fmt"
// 定义接口，包含 Eat 方法
type Duck interface {
Eat()
}
// 定义 Cat 结构体，并实现 Eat 方法
type Cat struct{}
func (c *Cat) Eat() {
fmt.Println("cat eat")
}
// 定义 Dog 结构体，并实现 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()
}
}
通过显式定义一个 Duck 接口，每个结构体实现接口中的方法来实现。
猴子补丁
猴子补丁（Monkey Patch）的名声不太好，因为它会在运行时动态修改模块、类或函数，通常是添加功能或修正缺陷。
猴子补丁在内存中发挥作用，不会修改源码，因此只对当前运行的程序实例有效。
但如果滥用的话，会导致系统难以理解和维护。
主要有两个问题：
补丁会破坏封装，通常与目标紧密耦合，因此很脆弱 打了补丁的两个库可能相互牵绊，因为第二个库可能会撤销第一个库的补丁
所以，它被视为临时的变通方案，不是集成代码的推荐方式。
按照惯例，还是举个例子来说明：
# 定义一个Dog类
class Dog:
def eat(self):
print("A dog is eating ...")
# 在类的外部给 Dog 类添加猴子补丁
def walk(self):
print("A dog is walking ...")
Dog.walk = walk
# 调用方式与类的内部定义的属性和方法一样
dog = Dog()
dog.eat()
dog.walk()
程序输出：
A dog is eating ...
A dog is walking ...
这里相当于在类的外部给 Dog 类增加了一个 walk 方法，而调用方式与类的内部定义的属性和方法一样。
再举一个比较实用的例子，比如我们常用的 json 标准库，如果说想用性能更高的 ujson 代替的话，那势必需要将每个文件的引入：
import json
改成：
import ujson as json
如果这样改起来成本就比较高了。这个时候就可以考虑使用猴子补丁，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()
这样在以后调用 dumps 和 loads 方法的时候就是调用的 ujson 包，还是很方便的。
但猴子补丁就是一把双刃剑，问题也在上文中提到了，看需，谨慎使用吧。
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