如何继承（从父类）数据类字段自省功能？

我有一个父数据类，然后各种其他类将扩展该父数据类。我们将这些数据类称为 DC 在下面的示例代码中，请参阅 ParentDC 和示例 ChildDC ：

from dataclasses import dataclass, field, fields
from typing import Optional


@dataclass
class ParentDC:
    type_map: dict[str, type] = field(init=False, metadata={"support": True})
    primary_fields: set[str] = field(
        init=False, default_factory=set, metadata={"support": True}
    )
    secondary_fields: set[str] = field(
        init=False, default_factory=set, metadata={"support": True}
    )
    dtype_map: dict[str, type] = field(
        init=False, default_factory=dict, metadata={"support": True}
    )

    def __init_subclass__(cls, type_map: dict[str, type]) -> None:
        print(cls.__class__.__qualname__)
        cls.type_map = type_map

        cls.primary_fields = set()
        cls.secondary_fields = set()
        field_data = fields(cls)

        for fdat in field_data:
            if not fdat.metadata.get("support", False):
                if fdat.metadata.get("secondary", False):
                    cls.secondary_fields.add(fdat.name)
                else:
                    cls.primary_fields.add(fdat.name)

        cls.dtype_map = {
            k: type_map[v].dtype
            for k, v in cls.__annotations__.items()
            if k in cls.primary_fields.union(cls.secondary_fields)
        }


type_map = {
    "alpha": int,
    "beta": float,
}


@dataclass
class ChildDC(ParentDC, type_map=type_map):
    alpha: Optional[str] = field(
        default=None, kw_only=True, metadata={"secondary": True}
    )
    beta: str = field(kw_only=True)


print(f"{ChildDC.primary_fields=}")
print(f"{ChildDC.secondary_fields=}")
print(f"{ChildDC.dtype_map=}")

我想创建一些对所有 DC 通用的“内省功能”。此自省功能位于 类 级别：您不需要创建 实例 ChildDC 即可访问哪些字段是其主要字段等。

目前的代码不起作用：

type
ChildDC.primary_fields=set()
ChildDC.secondary_fields=set()
ChildDC.dtype_map={}

而且我对为什么有一些暗示：何时 __init_subclass__ 是生成和存储此类内省数据的错误位置，因为父级无权访问任何子级在 __init_subclass__ .

应该在哪里生成和可视化这种内省信息？

你对 __init_subclass__ 时机的理解是正确的。当 ParentDC.__init_subclass__ 被调用时， ChildDC 类定义还没有完成，因此无法访问 ChildDC 的字段信息。

为了解决这个问题，你可以将字段信息的生成延迟到子类定义完成后。一种方法是在第一次访问内省属性时动态生成它们。

from dataclasses import dataclass, field, fields
from typing import Optional, ClassVar


@dataclass
class ParentDC:
    type_map: ClassVar[dict[str, type]] = field(init=False)
    primary_fields: ClassVar[set[str]] = field(init=False)
    secondary_fields: ClassVar[set[str]] = field(init=False)
    dtype_map: ClassVar[dict[str, type]] = field(init=False)

    def __init_subclass__(cls, type_map: dict[str, type]) -> None:
        cls.type_map = type_map
        # 移除初始化逻辑

    @classmethod
    def _init_introspection(cls):
        """初始化内省属性."""
        if hasattr(cls, '_introspection_initialized'):
            return

        cls.primary_fields = set()
        cls.secondary_fields = set()
        field_data = fields(cls)

        for fdat in field_data:
            if not fdat.metadata.get("support", False):
                if fdat.metadata.get("secondary", False):
                    cls.secondary_fields.add(fdat.name)
                else:
                    cls.primary_fields.add(fdat.name)

        cls.dtype_map = {
            k: cls.type_map[v].dtype
            for k, v in cls.__annotations__.items()
            if k in cls.primary_fields.union(cls.secondary_fields)
        }
        cls._introspection_initialized = True  # 标记已初始化

    @property
    def all_fields(self):
        self._init_introspection()
        return self.primary_fields.union(self.secondary_fields)

    # 为其他内省属性添加类似的 @property 装饰器

type_map = {
    "alpha": int,
    "beta": float,
}


@dataclass
class ChildDC(ParentDC, type_map=type_map):
    alpha: Optional[str] = field(
        default=None, kw_only=True, metadata={"secondary": True}
    )
    beta: str = field(kw_only=True)


print(f"{ChildDC.primary_fields=}")
print(f"{ChildDC.secondary_fields=}")
print(f"{ChildDC.dtype_map=}")
print(f"{ChildDC.all_fields=}")

在这个修改后的代码中：

1. 我们使用 ClassVar 类型提示来表明这些属性属于类级别。
2. _init_introspection 方法用于初始化内省属性。
3. 使用 @property 装饰器，在第一次访问内省属性时调用 _init_introspection 方法进行初始化。
4. 添加了一个 _introspection_initialized 标记，确保初始化只执行一次。

现在，你可以在 ChildDC 类定义完成后访问内省属性，并且它们将包含正确的值。