Типы классов Python: старый и новый стиль объяснено

Основные различия между старыми и новыми классами в Python в основном связаны с наследованием от базового класса object, порядком разрешения методов (MRO), поддержкой расширенных функций, таких как дескрипторы и __slots__, а также лучшей интеграцией со встроенными типами Python. Старые классы, которые были по умолчанию в Python 2.x до версии 2.2, по умолчанию не наследуются от object и имеют ограничения в сценариях множественного наследования, в то время как новые классы наследуются от object и обеспечивают более последовательное поведение, лучшую обработку MRO и поддержку современных функций Python. В современной разработке на Python (Python 3.x) существуют только новые классы, и их следует использовать для всех новых разработок, поскольку они обеспечивают превосходную функциональность и поддерживаемость.

• Основные различия между старыми и новыми классами
• Вариации порядка разрешения методов (MRO)
• Расширенные функции и возможности
• Совместимость с версиями Python
• Практические сценарии использования
• Рекомендации по миграции

Основные различия между старыми и новыми классами

Фундаментальное различие между старыми и новыми классами заключается в их отношении к корневому классу object Python. Старые классы в Python 2.x по умолчанию не наследуются от object, создавая отдельную иерархию классов, которая не имеет полной интеграции с объектной моделью Python. Это означает, что они имеют разное поведение при проверке типов, доступе к атрибутам и разрешении методов.

Новые классы, представленные в Python 2.2 и ставшие по умолчанию в Python 3, явно наследуются от object либо напрямую, либо косвенно. Этот, казалось бы, незначительный изменения имеет глубокие последствия:

# Старый класс (Python 2.x)
class OldClass:
    pass

# Новый класс (Python 2.x и 3.x)
class NewClass(object):
    pass

Согласно официальной документации Python, новые классы предоставляют единую объектную модель с полной мета-моделью, что было основной мотивацией для их введения. Эта единая модель позволяет обеспечить более последовательное поведение для разных типов объектов и лучшую интеграцию со встроенными типами Python.

Наследование от object также влияет на то, как эти классы взаимодействуют со встроенными функциями и операциями. Новые классы автоматически получают доступ к специальным методам и поведению, определенным в базовом классе object, обеспечивая более последовательное поведение для разных типов объектов.

Вариации порядка разрешения методов (MRO)

Одним из наиболее значительных различий между старыми и новыми классами является их порядок разрешения методов (MRO). Старые классы используют простой поиск в глубину, что может привести к непредсказуемому поведению в сценариях множественного наследования, особенно с “алмазными” паттернами наследования.

Как объясняется в документации Python MRO, новые классы используют линейизацию C3, которая обеспечивает более предсказуемый и последовательный MRO. Алгоритм C3 гарантирует, что:

1. Сохраняется локальный порядок следования
2. Ни один класс не появляется перед своими родителями
3. Порядок монотонен (если C1 предшествует C2 в линейизации C, то C1 предшествует C2 в линейизации любого подкласса C)

Рассмотрим этот пример, демонстрирующий различие:

# Старые классы - проблемный MRO
class F:
    remember2buy = 'spam'
class E(F):
    remember2buy = 'eggs'
class G(F, E):
    pass
# В старых классах это может привести к непредвиденному поведению

Обсуждение на Stack Overflow подчеркивает, что “множественное наследование с ‘алмазными’ паттернами просто не работает разумно со [старыми] классами, в то время как с новыми классами работает”. Это делает новые классы необходимыми для сложных иерархий наследования.

Расширенные функции и возможности

Новые классы поддерживают ряд расширенных функций, которые либо недоступны, либо работают по-разному в старых классах:

Дескрипторы и свойства

Новые классы полностью поддерживают протокол дескрипторов Python, который позволяет вычисляемые свойства, методы класса и статические методы. Как отмечено в статье на GeeksforGeeks, новые классы “поддерживают расширенные функции, такие как дескрипторы, __slots__, свойства и новый порядок разрешения методов (линеаризация C3)”.

Старые классы поддерживают только __getattr__, который используется только тогда, когда атрибут не может быть найден, что ограничивает их при реализации сложных паттернов доступа к атрибутам.

__slots__ для повышения эффективности памяти

Атрибут __slots__, представленный вместе с новыми классами, позволяет разработчикам явно объявить, какие атрибуты экземпляра будет иметь класс. Это может значительно снизить использование памяти, предотвращая создание словарей экземпляров. Согласно блогу истории Python, “поскольку атрибуты теперь фиксированы, больше нет необходимости хранить атрибуты в словаре экземпляра, поэтому атрибут __dict__ удаляется (если базовый класс еще не имеет его)”.

Лучшая интеграция с super()

Новые классы последовательно работают с функцией super(), что упрощает реализацию кооперативного множественного наследования. Статья на DesignGurus отмечает, что у новых классов есть “лучшая интеграция со встроенными типами: методы вроде super(), __new__() и другие работают последовательно”.

Совместимость с версиями Python

Ландшафт совместимости для этих типов классов значительно эволюционировал на протяжении версий Python:

• Python 2.0-2.1: Существовали только старые классы
• Python 2.2: Представлены новые классы, но старые остались по умолчанию
• Python 2.3: Реализован улучшенный алгоритм MRO (линеаризация C3) для новых классов
• Python 2.7: Новые классы полностью интегрированы, но старые все еще доступны для совместимости
• Python 3.x: Существуют только новые классы; старые классы полностью удалены

Как указано в официальной документации Python, “новые классы были интегрированы в Python 2.7, а старые классы удалены в Python 3”. Это означает, что в современной разработке на Python вы работаете исключительно с новыми классами, независимо от того, явно ли вы наследуете от object или нет.

Практические сценарии использования

Когда использовать новые классы (всегда в современном Python)

Новые классы следует использовать для всей современной разработки на Python по нескольким причинам:

1. Множественное наследование: Необходимо для сложных иерархий классов с алмазными паттернами
2. Функции на основе дескрипторов: Требуются для свойств, методов класса и пользовательского доступа к атрибутам
3. Оптимизация памяти: __slots__ может значительно снизить использование памяти для классов с множеством экземпляров
4. Последовательное поведение: Более предсказуемый MRO и лучшая интеграция со встроенными типами
5. Совместимость с будущим: Единственный вариант в Python 3.x

Устаревшие соображения для старых классов

Хотя старые классы следует в целом избегать, могут возникнуть сценарии, где вы с ними сталкиваетесь:

1. Поддержка устаревшего кода Python 2.x: При обновлении старых кодовых баз, которые не были перенесены
2. Обратная совместимость: Поддержка кода, который должен работать на границах Python 2.x и 3.x
3. Изучение истории Python: Понимание эволюции объектной модели Python

Однако, как подчеркивается в обсуждении на Stack Overflow, “в Python 3 существуют только новые классы”, что делает решение очевидным для современной разработки.

Рекомендации по миграции

При миграции со старых на новые классы учитывайте эти лучшие практики:

1. Явное наследование: Сделайте все классы наследующими от object для ясности
2. Проверка MRO: Убедитесь, что порядок разрешения методов ведет себя как ожидалось, особенно в сценариях множественного наследования
3. Обновление использования дескрипторов: Используйте свойства и дескрипторы для лучшего управления атрибутами
4. Оптимизация памяти: Рассмотрите возможность использования __slots__ для критически важных по производительности классов
5. Тестирование: Тщательно протестируйте иерархии наследования после миграции

Статья на DesignGurus рекомендует: “Явное наследование: Начните с того, чтобы все классы наследовали от object. Проверка MRO: Убедитесь, что порядок разрешения методов ведет себя как ожидалось, особенно в сценариях множественного наследования”.

Заключение

Эволюция от старых к новым классам представляет значительный прогресс в объектной модели Python, обеспечивая лучшую функциональность, последовательность и производительность. Ключевые выводы включают:

1. Новые классы превосходны практически во всех аспектах, предлагая лучшую обработку MRO, расширенные функции, такие как дескрипторы и __slots__, и более последовательное поведение со встроенными типами.

2. Современная разработка на Python использует исключительно новые классы, поскольку старые классы были полностью удалены в Python 3.x.

3. Множественное наследование работает надежно с новыми классами благодаря линеаризации C3, что делает их необходимыми для сложных объектных иерархий.

4. Оптимизация памяти и производительности возможна с помощью __slots__ и других функций новых классов.

5. Миграция на новые классы проста и рекомендуется для всего кода Python, особенно при переходе на Python 3.x.

Для разработчиков, работающих с Python сегодня, выбор очевиден: используйте исключительно новые классы. Они представляют текущие лучшие практики и обеспечивают все преимущества эволюционировавшей объектной модели Python. Понимание различий между этими типами классов в первую очередь ценно для поддержки устаревшего кода и понимания исторического развития Python.

Источники

1. The Python 2.3 Method Resolution Order | Python.org
2. The Python 2.3 Method Resolution Order — Python 3.14.0 documentation
3. What is the difference between old style and new style classes in Python? - Stack Overflow
4. Understanding MRO (Method Resolution Order) for old and new style classes in python | Geek Culture
5. Method resolution order in Python Inheritance - GeeksforGeeks
6. The History of Python: Method Resolution Order
7. New-style Classes | Python.org
8. Class Warfare in Python 2 | Not Invented Here
9. Comparing Old-Style and New-Style Classes in Python - GeeksforGeeks
10. The Inside Story on New-Style Classes | Python History