在基类python中创建派生类的对象

Question

我有一个名为IDataStream的抽象类，它有一个方法。我为这个名为IMUDataStream的抽象类GPSDataStream创建了两个实现。将来可能会添加IDataStream抽象类的另一个实现。我有另一个名为DataVisualizer的类，它可以可视化由不同的数据流类提取的所有数据

将来，如果我添加IDataStream抽象类的另一个DataStream实现，我不应该修改DataVisualizer类来可视化数据。是否有一种方法可以创建IDataStream类的所有派生类的对象，将其添加到列表中，并遍历该列表，然后使用它调用将提供数据的方法

请注意，我是python和设计模式的新手。努力学习。这可能是一个完全愚蠢的问题，完全疯狂。事实上，我对此有一个要求。如果这可以通过一个设计模式来实现，我要求读者向我指出材料。非常感谢你的帮助。谢谢

#!/usr/bin/env python3

from abc import ABC, abstractmethod

class IDataStream(ABC):
    def get_data(self):
        pass           

class IMUDataStream(IDataStream):
    def __init__(self):
        self.__text = "this is IMU data"

    def get_data(self):
        print(self.__text)

class GPSDataStream(IDataStream):
    def __init__(self):
        self.__text = "this is GPS data"

    def get_data(self):
        print(self.__text)

class DataVisualizer:
    def __init__(self):
        # somehow create objects of all derived classes of IDataStream here and call the get_data() function
        # even if I add another derived class in the future. I should not be modifying the code here

Answer 1

首先，您可能希望方法get_data返回数据，而不是打印它（否则它将自己进行可视化）。这可能是你想要的。下面的代码将计算出IDataStream的所有子类，实例化类的实例（如果它不是抽象类），调用实例上的方法get_data，并将返回值附加到list中：

#!/usr/bin/env python3

from abc import ABC, abstractmethod

class IDataStream(ABC):
    @abstractmethod # you probably ment to add this
    def get_data(self):
        pass

class IMUDataStream(IDataStream):
    def __init__(self):
        self.__text = "this is IMU data"

    def get_data(self):
        return self.__text

class GPSDataStream(IDataStream):
    def __init__(self):
        self.__text = "this is GPS data"

    def get_data(self):
        return self.__text


def is_abstract(cls):
    return bool(getattr(cls, "__abstractmethods__", False))


def get_all_non_abstract_subclasses(cls):
    all_subclasses = []
    for subclass in cls.__subclasses__():
        if not is_abstract(subclass):
            all_subclasses.append(subclass)
        all_subclasses.extend(get_all_non_abstract_subclasses(subclass))
    return all_subclasses


class DataVisualizer:
    def __init__(self):
        data =  [cls().get_data() for cls in get_all_non_abstract_subclasses(IDataStream)]
        print(data)

dv = DataVisualizer()

印刷品：

['this is IMU data', 'this is GPS data']

Answer 2

您所要求的是能够找到内存中的所有实例化对象，然后仅为特定类/子类/父类/任何对象对它们进行筛选，请看一下关于如何从内存中获取所有当前对象和方法的stack-overflow question

也就是说。。。任何时候，当你不得不问自己如何在内存中全局查找某个事物的所有实例时，你都应该停下来问自己（看起来你做到了，很荣幸），有没有更好/更简单的方法

大多数情况下，您希望使数据可视化工具独立，这样它只使用数据流（在构建过程中指定），请参见以下内容：

ds = myDataStream()

vis = myDataVisualizer(ds)
vis.show() # or whatever

或

ds = myDataStream()

vis = myDataVisualizer()
vis.show(ds)

如果您希望您的数据可视化工具在运行时是数据不可知的（比如数据来自多个源），那么您有两个选择。添加用于删除和添加数据源的方法，或者，您可以使用类似于使用Queues and Processes的生产者-消费者模式的方法将它们链接在一起（我就是这样做的）

但是，如果您真的必须完全管理自己的内存（比如通过映射、堆或其他方式）。还有一些设计模式可以帮助您：

• 工厂
• 抽象工厂
• 装饰师
• 或者其他人，看一下refactoring.guru上的目录