Python中扩展第三方模块的两种方式:Composition vs Monkey Patch

在Python开发中，我们经常需要使用第三方模块。为了自定义一些行为，我们可能需要对第三方模块进行扩展。本文将介绍两种常见的扩展方式:Composition(组合)和Monkey Patch(猴子补丁)，并比较两者的优缺点。

Composition(组合)

Composition的核心思想是，不直接修改第三方模块，而是将其封装在一个新类中，通过组合的方式实现扩展。

例如，有一个第三方模块math:

# math.py

def add(x， y):
  return x + y

def multiply(x， y):
  return x * y 

我们可以这样通过组合扩展它:

import math

class MathPlus:

  def __init__(self):
    self.math = math

  def add(self， x， y):
    return self.math.add(x， y) * 2
  
  def multiply(self， x， y):
    return self.math.multiply(x， y)

使用MathPlus时:

math_plus = MathPlus()
print(math_plus.add(2， 3)) # 10

这种方式的优点是:

• 不需要修改第三方模块的代码，遵循开闭原则
• 新增功能和原有功能分离清晰，扩展更加可控
• 避免了模块之间的全局变量污染等问题
• 符合组合优于继承的设计原则 缺点是:
• 需要编写额外的包装代码，增加了一些复杂度
• 对第三方模块的访问需要通过包装对象，可能带来少许运行时性能损失

Monkey Patch

Monkey Patch机制可以在运行时动态修改模块的属性和方法，实现对模块的扩展。

例如，可以这样扩展math模块:

import math

# 新增一个add方法
def add(x， y):
  return x + y * 2

math.add = add 

# 修改既有的multiply方法  
def new_multiply(x， y):
  return x * y * 2

math.multiply = new_multiply

使用时，math模块已经被扩展了:

print(math.add(2， 3)) # 8
print(math.multiply(2， 3)) # 12

这种方式的优点是:

• 语法简单，可以快速方便地扩展第三方模块
• 没有额外的封装代码，易于使用 缺点是:
• 破坏了第三方模块的封装，不安全
• 容易造成不同patch之间的冲突
• 很难重置修改，不易维护
• 多进程环境下会互相干扰
• 第三方模块更新时扩展可能会失效

总结

• Composition是一种非侵入式的扩展方式，修改是可控的，比较安全稳定。但需要额外的代码来组合模块。
• Monkey Patch直接修改第三方模块，简单方便。但可能会导致难以预料的问题，不太安全。
• Composition符合开闭原则，monkey patch破坏开闭原则。
• Composition优先于继承，monkey patch可看作一种隐形的继承。
• 对第三方模块的扩展，首先考虑Composition。如果只是临时的hack，可以使用monkey patch。
• 复杂系统应优先使用Composition，只有非侵入式扩展才能使系统模块之间相对独立、稳定可控。