如果您正嘗試去處理元類(lèi)，或者正受困于 Twisted 中的異步編程，或者正在研究由于使用了多分派而使您精疲力盡的面向?qū)ο缶幊蹋敲茨耆e(cuò)了！PEAK 將所有這些中的一些要素組合到了一個(gè)組件編程框架中。PEAK 還存在一些小問(wèn)題。類(lèi)似于 Twisted，PEAK 的文檔 -- 盡量數(shù)量巨大 -- 難以看懂。但是盡管如此，關(guān)于 Python 領(lǐng)袖 Phillip J. Eby 領(lǐng)導(dǎo)的這一項(xiàng)目還是有一些東西非常值得關(guān)注；而且，我覺(jué)得，有機(jī)會(huì)進(jìn)行極具生產(chǎn)價(jià)值的并且層次特別高的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)。

PEAK 包由許多不同用途的子包組成。一些重要的子包是 peak.api、 peak.binding、 peak.config、 peak.naming 和 peak.storage 。那些名字大部分是自我解釋性的。子包 peak.binding 用于組件間的靈活連接； peak.config 讓您可以存儲(chǔ)“很少改變的（lazily immutable）”數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)與聲明性應(yīng)用程序（declarative application ）編程有關(guān)； peak.naming 讓您可以為（網(wǎng)絡(luò)的）資源創(chuàng)建全局惟一的標(biāo)識(shí)符； peak.storage 顧名思義讓您可以管理數(shù)據(jù)庫(kù)和持久內(nèi)容。

不過(guò)，對(duì)本文來(lái)說(shuō)，我們將關(guān)注的是 peak.api 。特別是 PyProtocols 包，它可以單獨(dú)獲得并為其他 PEAK 子包提供一個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施。在 peak.api.protocols 中包括了 PyProtocols 包的一個(gè)版本。不過(guò)現(xiàn)在我所感興趣的是研究一個(gè)獨(dú)立的 protocols 包。在以后的部分，我將返回來(lái)討論 PEAK 其他部分的話題。
什么是協(xié)議？

抽象地說(shuō)，協(xié)議只是對(duì)象同意遵循的一組行為。強(qiáng)類(lèi)型（Strongly-typed）編程語(yǔ)言 -- 包括 Python -- 都有一個(gè)基本類(lèi)型的集合，每個(gè)基本類(lèi)型都有一組得到保證的行為：Integer 知道如何去求它們自己的乘積；list 知道如何去遍歷它們的內(nèi)容；dictionary 知道如何根據(jù)一個(gè)關(guān)鍵字找到相應(yīng)的值；file 知道如何去讀和寫(xiě)字節(jié)；諸如此類(lèi)。您可以預(yù)期的內(nèi)置類(lèi)型的行為集合構(gòu)成了它們實(shí)現(xiàn)的一個(gè) 協(xié)議。對(duì)協(xié)議進(jìn)行系統(tǒng)化的對(duì)象被稱(chēng)為 接口（interface）。

對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的類(lèi)型而言，將實(shí)現(xiàn)的所有行為全部列出并不太困難（盡管不同的 Python 版本之間會(huì)稍有不同；或者，不同的編程語(yǔ)言之間當(dāng)然會(huì)有差別）。但是，在邊界 -- 對(duì)于屬于自定義類(lèi)的對(duì)象來(lái)說(shuō) -- 難以聲明最終是什么構(gòu)成了“類(lèi)-dictionary”或“類(lèi)-file”的行為。大部分情況下，只實(shí)現(xiàn)了比如內(nèi)置的 dict 類(lèi)型的方法的一個(gè)子集 -- 甚至是相當(dāng)小的子集 -- 的自定義對(duì)象，就足夠“類(lèi)-dictionary”而可以滿足當(dāng)前的要求。不過(guò)，能顯式地整理出一個(gè)對(duì)象要用到的函數(shù)、模塊、類(lèi)或者框架中需要能夠做哪些事情，將是很吸引人的。那就是 PyProtocols 包所做到的（一部分）。

在具有靜態(tài)類(lèi)型聲明的編程語(yǔ)言中，為了在新的上下文中使用數(shù)據(jù)，您通常需要將其自一個(gè)類(lèi)型 強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換（cast）或者 轉(zhuǎn)換（convert）到另一個(gè)類(lèi)型。在其他語(yǔ)言中，轉(zhuǎn)換根據(jù)上下文的需要隱式地進(jìn)行，這些被稱(chēng)為 強(qiáng)迫同型（coercions）。Python 中既有強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換也有強(qiáng)迫同型，通常使用更多的是前者（“顯式優(yōu)于隱式”）。您可以將向一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)加到一個(gè)整型數(shù)，結(jié)果得到一個(gè)更為通用的浮點(diǎn)數(shù)；但是如果您希望將字符串 "3.14" 轉(zhuǎn)換為一個(gè)數(shù)字，那么您需要使用顯式的構(gòu)造函數(shù) float("3.14") 。

PyProtocols 具有一個(gè)稱(chēng)為“適配（adaptation）”的功能，類(lèi)似于“部分類(lèi)型（partial typing）”這一非正統(tǒng)計(jì)算機(jī)科學(xué)概念。適配還可能被認(rèn)為是“加速的強(qiáng)制同型”。如果一個(gè)接口定義了所需要的一組能力 （也就是對(duì)象方法），那么要去做“所需要的一切”的對(duì)象就要求適配 -- 通過(guò) protocols.adapt() 函數(shù)實(shí)現(xiàn) -- 以提供所需要的能力。顯然，如果您有一個(gè)顯式的轉(zhuǎn)換函數(shù)可以將類(lèi)型 X 的對(duì)象轉(zhuǎn)換為類(lèi)型 Y 的對(duì)象（在這里 Y 實(shí)現(xiàn)了某個(gè) IY 接口），那么那個(gè)函數(shù)要能夠讓 X 適配協(xié)議 IY 。不過(guò)，PyProtocols 中的適配可以做比這多得多的事情。例如，甚至如果您從來(lái)沒(méi)有顯式地編寫(xiě)過(guò)從類(lèi)型 X 到類(lèi)型 Y 的轉(zhuǎn)換程序， adapt() 通?？梢酝蒲莩鲆粭l讓 X 提供 IY 所要求的能力的途徑（也就是說(shuō)，找到從 X 到接口 IZ ，從 IZ 到 IW ，然后再?gòu)?IW 到 IY 的中間轉(zhuǎn)換）。

聲明接口和適配器

在 PyProtocols 中有很多不同的方法可以創(chuàng)建接口和適配器。PyProtocols 文檔非常詳細(xì)地介紹了這些技術(shù) -- 很多不會(huì)在本文中涉及。接下來(lái)我們將進(jìn)入一些細(xì)節(jié)，不過(guò)，我覺(jué)得，在這里給出實(shí)際的 PyProtocols 代碼的一個(gè)最簡(jiǎn)化實(shí)例是個(gè)有用的方法。

例如，我決定創(chuàng)建一個(gè) Python 對(duì)象的類(lèi)-Lisp 序列化。其描述并不是準(zhǔn)確的 Lisp 語(yǔ)法，我也并不在意這種格式確切的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。在這里，我的想法只是創(chuàng)建一個(gè)功能，使之可以執(zhí)行類(lèi)似 repr() 函數(shù)或 pprint 模塊的工作，不過(guò)結(jié)果是既與以前串行器（serializers）有明顯的不同，又要能更容易地?cái)U(kuò)展/定制。出于舉例說(shuō)明的目的做出了一個(gè)非常不像 Lisp 的選擇：映射（mappings）是一個(gè)比列表（list）更為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（Python 的元組（tuple）或列表被作為以連續(xù)整數(shù)為鍵的映射來(lái)處理）。下面是代碼：

lispy.py PyProtocol 定義

from protocols import *
from cStringIO import StringIO
# Like unicode, & even support objects that don't explicitly support ILisp
ILisp = protocolForType(unicode, ['__repr__'], implicit=True)
# Class for interface, but no methods specifically required
class ISeq(Interface): pass
# Class for interface, extremely simple mapping interface
class IMap(Interface):
  def items():
    "A requirement for a map is to have an .items() method"
# Define function to create an Lisp like representation of a mapping
def map2Lisp(map_, prot):
  out = StringIO()
  for k,v in map_.items():
    out.write("(%s %s) " % (adapt(k,prot), adapt(v,prot)))
  return "(MAP %s)" % out.getvalue()
# Use this func to convert an IMap-supporting obj to ILisp-supporting obj
declareAdapter(map2Lisp, provides=[ILisp], forProtocols=[IMap])
# Note that a dict implements an IMap interface with no conversion needed
declareAdapter(NO_ADAPTER_NEEDED, provides=[IMap], forTypes=[dict])
# Define and use func to adapt an InstanceType obj to the ILisp interface
from types import InstanceType
def inst2Lisp(o, p):
  return "(CLASS '(%s) %s)" % (o.__class__.__name__, adapt(o.__dict__,p))
declareAdapter(inst2Lisp, provides=[ILisp], forTypes=[InstanceType])
# Define a class to adapt an ISeq-supporting obj to an IMap-supporting obj
class SeqAsMap(object):
  advise(instancesProvide=[IMap],
      asAdapterForProtocols=[ISeq] )
  def __init__(self, seq, prot):
    self.seq = seq
    self.prot = prot
  def items(self):  # Implement the IMap required .items() method
    return enumerate(self.seq)
# Note that list, tuple implement an ISeq interface w/o conversion needed
declareAdapter(NO_ADAPTER_NEEDED, provides=[ISeq], forTypes=[list, tuple])
# Define a lambda func to adapt str, unicode to ILisp interface
declareAdapter(lambda s,p: "'(%s)" % s,
        provides=[ILisp], forTypes=[str,unicode])
# Define a class to adapt several numeric types to ILisp interface
# Return a string (ILisp-supporting) directly from instance constructor
class NumberAsLisp(object):
  advise(instancesProvide=[ILisp],
      asAdapterForTypes=[long, float, complex, bool] )
  def __new__(klass, val, proto):
    return "(%s %s)" % (val.__class__.__name__.upper(), val)

在上面的代碼中，我已經(jīng)用一些不同的方法聲明了許多適配器。在一些情況中，代碼將一個(gè)接口轉(zhuǎn)換到另一個(gè)接口；在其他情況中，類(lèi)型本身直接適配到另一個(gè)接口。我希望您能注意到關(guān)于代碼的一些方面：（1）沒(méi)有創(chuàng)建任何從 list 或 tuple 到 ILisp 接口的適配器；（2）沒(méi)有為 int 數(shù)字類(lèi)型顯式聲明適配器；（3）就此而言，沒(méi)有聲明直接由 dict 到 ILisp 的適配器。下面是代碼將如何適配（ adapt() ）各種 Python 對(duì)象：

test_lispy.py 對(duì)象序列化

from lispy import *
from sys import stdout, stderr
toLisp = lambda o: adapt(o, ILisp)
class Foo:
  def __init__(self):
    self.a, self.b, self.c = 'a','b','c'
tests = [
 "foo bar",
 {17:2, 33:4, 'biz':'baz'},
 ["bar", ('f','o','o')],
 1.23,
 (1L, 2, 3, 4+4j),
 Foo(),
 True,
]
for test in tests:
  stdout.write(toLisp(test)+'\n')

運(yùn)行時(shí)，我們得到：

test_lispy.py 序列化結(jié)果

$ python2.3 test_lispy.py
'(foo bar)
(MAP (17 2) ('(biz) '(baz)) (33 4) )
(MAP (0 '(bar)) (1 (MAP (0 '(f)) (1 '(o)) (2 '(o)) )) )
(FLOAT 1.23)
(MAP (0 (LONG 1)) (1 2) (2 3) (3 (COMPLEX (4+4j))) )
(CLASS '(Foo) (MAP ('(a) '(a)) ('(c) '(c)) ('(b) '(b)) ))
(BOOL True)

對(duì)我們的輸出進(jìn)行一些解釋將會(huì)有所幫助。第一行比較簡(jiǎn)單，我們定義了一個(gè)直接從字符串到 ILisp 的適配器，對(duì) adapt("foo bar", ILisp) 的調(diào)用只是返回了 lambda 函數(shù)的結(jié)果。下一行只是有一點(diǎn)復(fù)雜。沒(méi)有直接從 dict 到 ILisp 的適配器；但我們不必使用任何適配器就可以讓 dict 去適配 IMap （我們聲明了足夠多），而且我們有從 IMap 到 ILisp 的適配器。類(lèi)似的，對(duì)于后面的列表和元組，我們可以使 ILisp 適配 ISeq ，使 ISeq 適配 IMap ，并使 IMap 適配 ILisp 。PyProtocols 會(huì)指出要采取的適配路徑，所有這些不可思議的過(guò)程都在幕后完成。一個(gè)舊風(fēng)格的實(shí)例所經(jīng)歷的過(guò)程與字符串或者支持 IMap 的對(duì)象相同，我們有一個(gè)直接到 ILisp 的適配。

不過(guò)，等一下。在我們的 dict 和 tuple 對(duì)象中用到的所有的整數(shù)是怎么處理的呢？ long 、 complex、float 和 bool 類(lèi)型的數(shù)字有顯式的適配器，不過(guò) int 一個(gè)都沒(méi)有。這里的技巧在于， int 對(duì)象已經(jīng)擁有一個(gè) .__repr__() 方法；通過(guò)將隱式支持聲明為 ILisp 接口的一部分，我們可以巧妙地使用對(duì)象已有的 .__repr__() 方法作為對(duì) ILisp 接口的支持。實(shí)際上，作為一個(gè)內(nèi)置的類(lèi)型，整數(shù)用不加任何修飾的阿拉伯?dāng)?shù)字表示，而不使用大寫(xiě)的類(lèi)型初始器（比如 LONG ）。

適配協(xié)議

讓我們來(lái)更明確地看一下 protocol.adapt() 函數(shù)都做了什么事情。在我們的例子中，我們使用“聲明 API（declaration API）”來(lái)隱式地為適配設(shè)置了一組“工廠（factories）”。這個(gè) API 有幾個(gè)層次。聲明 API 的“基本層次（primitives）”是函數(shù)： declareAdaptorForType() 、 declareAdaptorForObject() 和 declareAdaptorForProtocol() 。前面的例子中沒(méi)有用到這些，而是用到了一些高層次的 API，如 declareImplementation() 、 declareAdaptor() 、 adviceObject() 和 protocolForType() 。在一種情況下，我們看到在一個(gè)類(lèi)體中有“奇妙”的 advise() 聲明。 advise() 函數(shù)支持用于配置那些建議的類(lèi)的目的和角色的大量關(guān)鍵字參數(shù)。您還可以建議 （advise()） 一個(gè)模塊對(duì)象。

您不需要使用聲明 API 來(lái)創(chuàng)建知道如何使對(duì)象適配（ adapt() ）自己的可適配的對(duì)象或者接口。讓我們來(lái)看 adapt() 的調(diào)用標(biāo)記，然后解釋它隨后的過(guò)程。對(duì) adapt() 的調(diào)用類(lèi)似這樣：

adapt() 的調(diào)用標(biāo)記

adapt(component, protocol, [, default [, factory]])

這就表示您希望讓對(duì)象 component 去適配接口 protocol 。如果指定了 default ，它可以返回為一個(gè)包裝對(duì)象（wrapper object）或者對(duì) component 的修改。如果 factory 被指定為一個(gè)關(guān)鍵字參數(shù)，那么會(huì)使用一個(gè)轉(zhuǎn)換工廠來(lái)生成包裝或者修改。不過(guò)讓我們先退回一點(diǎn)，來(lái)看一下 adapt() 嘗試的完整的動(dòng)作次序（簡(jiǎn)化的代碼）：

adapt() 的假想實(shí)現(xiàn)

if isinstance(component, protocol):
  return component
elif hasattr(component,'__conform__'):
  return component.__conform__(protocol)
elif hasattr(protocol,'__adapt__'):
  return protocol.__adapt__(component)
elif default is not None:
  return default
elif factory is not None:
  return factory(component, protocol)
else:
  NotImplementedError

對(duì) adapt()的調(diào)用 應(yīng)該保持一些特性（不過(guò)這是對(duì)程序員的建議，而不是庫(kù)的一般強(qiáng)制要求）。對(duì) adapt() 的調(diào)用應(yīng)該是等冪的。也就是說(shuō)，對(duì)于一個(gè)對(duì)象 x 和一個(gè)協(xié)議 P ，我們希望： adapt(x,P)==adapt(adapt(x,P),P) 。高級(jí)地，這樣做的目的類(lèi)似于從 .__iter__() 方法返回自身（ self ）的迭代器（iterator）類(lèi)的目的。您基本上不會(huì)希望去重新適配到您已經(jīng)適配到的相同類(lèi)型以產(chǎn)生波動(dòng)的結(jié)果。

還值得注意的是，適配可能是有損耗的。為了讓一個(gè)對(duì)象去順應(yīng)一個(gè)接口，可能不方便或者不可能保持重新初始化這個(gè)對(duì)象所需要的所有信息。也就是說(shuō)，通常情況下，對(duì)對(duì)象 x 及協(xié)議 P1 和 P2 而言： adapt(x,P1)!=adapt(adapt(adapt(x,P1),P2),P1) 。

在結(jié)束之前，讓我們來(lái)看另一個(gè)利用了 adapt() 的低層次行為的測(cè)試腳本：

test_lispy2.py 對(duì)象序列化

from lispy import *
class Bar(object):
  pass
class Baz(Bar):
  def __repr__(self):
    return "Represent a "+self.__class__.__name__+" object!"
class Bat(Baz):
  def __conform__(self, prot):
    return "Adapt "+self.__class__.__name__+" to "+repr(prot)+"!"
print adapt(Bar(), ILisp)
print adapt(Baz(), ILisp)
print adapt(Bat(), ILisp)
print adapt(adapt(Bat(), ILisp), ILisp)
$ python2.3 test_lispy2.py
<__main__.Bar object at 0x65250>
Represent a Baz object!
Adapt Bat to WeakSubset(<type 'unicode'>,('__repr__',))!
'(Adapt Bat to WeakSubset(<type 'unicode'>,('__repr__',))!)

結(jié)果證明 lispy.py 的設(shè)計(jì)不能滿足等冪的目標(biāo)。改進(jìn)這一設(shè)計(jì)可能是個(gè)不錯(cuò)的練習(xí)。不過(guò)，像 ILisp 這樣的描述肯定會(huì)損耗原始對(duì)象中的信息（這是沒(méi)關(guān)系的）。

結(jié)束語(yǔ)

感覺(jué)上，PyProtocols 與本專(zhuān)欄提及的其他“外來(lái)”話題有一些共同之處。首先，聲明 API 是聲明性的（相對(duì)于解釋性）。聲明性編程并不給出執(zhí)行一個(gè)動(dòng)作所需要的步驟和開(kāi)關(guān)，而是聲明處理特定的內(nèi)容，由庫(kù)或編譯器來(lái)具體指出如何執(zhí)行。名稱(chēng)“declare*()”和“advice*()”正在來(lái)自于這一觀點(diǎn)。

不過(guò)，我也發(fā)現(xiàn) PyProtocols 編程有些類(lèi)似于使用多分派進(jìn)行編程，具體說(shuō)就是使用我在另一期文章提到的 gnosis.magic.multimethods 模塊。與 PyProtocols 的確定適配路徑形成對(duì)照，我自己的模塊執(zhí)行了一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的推演，確定要分派的相關(guān)祖先類(lèi)。不過(guò)兩個(gè)庫(kù)都傾向于在編程中鼓勵(lì)使用類(lèi)似的模塊化思想 -- 由大量的小函數(shù)或類(lèi)來(lái)執(zhí)行“可插入的”任務(wù)，不需要受死板的類(lèi)層級(jí)結(jié)構(gòu)所困。在我看來(lái)，這種風(fēng)格有其優(yōu)越之處。

最新評(píng)論