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詳解Python編程中對Monkey Patch猴子補丁開發方式的運用

2019-11-25 16:46:37
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來源:轉載
供稿:網友

Monkey patch就是在運行時對已有的代碼進行修改,達到hot patch的目的。Eventlet中大量使用了該技巧,以替換標準庫中的組件,比如socket。首先來看一下最簡單的monkey patch的實現。

class Foo(object):  def bar(self):    print 'Foo.bar'def bar(self):  print 'Modified bar'Foo().bar()Foo.bar = barFoo().bar()

由于Python中的名字空間是開放,通過dict來實現,所以很容易就可以達到patch的目的。

Python namespace

Python有幾個namespace,分別是

  • locals
  • globals
  • builtin

其中定義在函數內聲明的變量屬于locals,而模塊內定義的函數屬于globals。

Python module Import & Name Lookup

當我們import一個module時,python會做以下幾件事情

  • 導入一個module
  • 將module對象加入到sys.modules,后續對該module的導入將直接從該dict中獲得
  • 將module對象加入到globals dict中

當我們引用一個模塊時,將會從globals中查找。這里如果要替換掉一個標準模塊,我們得做以下兩件事情

將我們自己的module加入到sys.modules中,替換掉原有的模塊。如果被替換模塊還沒加載,那么我們得先對其進行加載,否則第一次加載時,還會加載標準模塊。(這里有一個import hook可以用,不過這需要我們自己實現該hook,可能也可以使用該方法hook module import)
如果被替換模塊引用了其他模塊,那么我們也需要進行替換,但是這里我們可以修改globals dict,將我們的module加入到globals以hook這些被引用的模塊。
Eventlet Patcher Implementation

現在我們先來看一下eventlet中的Patcher的調用代碼吧,這段代碼對標準的ftplib做monkey patch,將eventlet的GreenSocket替換標準的socket。

from eventlet import patcher# *NOTE: there might be some funny business with the "SOCKS" module# if it even still existsfrom eventlet.green import socketpatcher.inject('ftplib', globals(), ('socket', socket))del patcherinject函數會將eventlet的socket模塊注入標準的ftplib中,globals dict被傳入以做適當的修改。讓我們接著來看一下inject的實現。__exclude = set(('__builtins__', '__file__', '__name__'))def inject(module_name, new_globals, *additional_modules):  """Base method for "injecting" greened modules into an imported module. It  imports the module specified in *module_name*, arranging things so  that the already-imported modules in *additional_modules* are used when  *module_name* makes its imports.  *new_globals* is either None or a globals dictionary that gets populated  with the contents of the *module_name* module. This is useful when creating  a "green" version of some other module.  *additional_modules* should be a collection of two-element tuples, of the  form (, ). If it's not specified, a default selection of  name/module pairs is used, which should cover all use cases but may be  slower because there are inevitably redundant or unnecessary imports.  """  if not additional_modules:    # supply some defaults    additional_modules = (      _green_os_modules() +      _green_select_modules() +      _green_socket_modules() +      _green_thread_modules() +      _green_time_modules())  ## Put the specified modules in sys.modules for the duration of the import  saved = {}  for name, mod in additional_modules:    saved[name] = sys.modules.get(name, None)    sys.modules[name] = mod  ## Remove the old module from sys.modules and reimport it while  ## the specified modules are in place  old_module = sys.modules.pop(module_name, None)  try:    module = __import__(module_name, {}, {}, module_name.split('.')[:-1])    if new_globals is not None:      ## Update the given globals dictionary with everything from this new module      for name in dir(module):        if name not in __exclude:          new_globals[name] = getattr(module, name)    ## Keep a reference to the new module to prevent it from dying    sys.modules['__patched_module_' + module_name] = module  finally:    ## Put the original module back    if old_module is not None:      sys.modules[module_name] = old_module    elif module_name in sys.modules:      del sys.modules[module_name]    ## Put all the saved modules back    for name, mod in additional_modules:      if saved[name] is not None:        sys.modules[name] = saved[name]      else:        del sys.modules[name]  return module

注釋比較清楚的解釋了代碼的意圖。代碼還是比較容易理解的。這里有一個函數__import__,這個函數提供一個模塊名(字符串),來加載一個模塊。而我們import或者reload時提供的名字是對象。

if new_globals is not None:  ## Update the given globals dictionary with everything from this new module  for name in dir(module):    if name not in __exclude:      new_globals[name] = getattr(module, name)

這段代碼的作用是將標準的ftplib中的對象加入到eventlet的ftplib模塊中。因為我們在eventlet.ftplib中調用了inject,傳入了globals,而inject中我們手動__import__了這個module,只得到了一個模塊對象,所以模塊中的對象不會被加入到globals中,需要手動添加。
這里為什么不用from ftplib import *的緣故,應該是因為這樣無法做到完全替換ftplib的目的。因為from … import *會根據__init__.py中的__all__列表來導入public symbol,而這樣對于下劃線開頭的private symbol將不會導入,無法做到完全patch。

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