在Python中抽象出具有相同接口的真实硬件和模拟设备

我正在寻找一种更惯用或更简洁的 OOP 模式来实现与以下内容等效的功能。

接口和实现

from abc import ABC, abstractmethod
from typing import override

class Device:
    """Main interface that hides whether the device is a real hardware device or
    a simulated device.
    """

    def __init__(self, ip_address: str, port: int, simulated: bool) -> None:
        if simulated:
            self.__session = DeviceSimulated()
        else:
            self.__session = DeviceHardware(ip_address, port)

    def initialize(self) -> None: self.__session.initialize()

    def close(self) -> None: self.__session.close()

    def turn_on(self) -> None: self.__session.turn_on()

    def turn_off(self) -> None: self.__session.turn_off()

class DeviceHardware(Device):
    def __init__(self, ip_address: str, port: int) -> None:
        self._ip_address = ip_address
        self._port = port

    @override
    def initialize(self) -> None:
        print(f"DeviceHardware initialized with IP: {self._ip_address} and Port: {self._port}")

    @override
    def close(self) -> None: print("DeviceHardware closed")

    @override
    def turn_on(self) -> None: print("DeviceHardware turned on")

    @override
    def turn_off(self) -> None: print("DeviceHardware turned off")


class DeviceSimulated(Device):
    def __init__(self) -> None:
        # Nothing to initialized for the simulated device
        pass

    @override
    def initialize(self) -> None: print(f"DeviceSimulated initialized")

    @override
    def close(self) -> None: print("DeviceSimulated closed")

    @override
    def turn_on(self) -> None: print("DeviceSimulated turned on")

    @override
    def turn_off(self) -> None: print("DeviceSimulated turned off")

客户端用法

这将由这样的客户端使用。

# Simulated case
device = Device(ip_address="192.168.1.10", port=123, simulated=True)
device.initalize()
device.turn_on()
device.turn_off()
device.close()

# Real hardware case
device = Device(ip_address="192.168.1.10", port=123, simulated=False)
device.initalize()
device.turn_on()
device.turn_off()
device.close()

问题

基本上，重点是我向用户提供了一个统一的界面，这样他们需要关心的就是切换 simulated 参数。同样，我为接口的模拟和真实硬件设备实现提供了一个共享的统一接口。

是否有更好的 Python 和/或 OOP 方法来处理这个问题以满足这两个约束？这很有效，很简单，也很直接，但可能有点冗长。因此，虽然可能有更优雅的解决方案，但我对那些需要更少代码和样板的解决方案特别感兴趣。

我用不同的语言完成了此操作，但是，这些对象是基于值的，而不是基于引用的，所以做法有所不同。正如 Python 中的情况，它有点像状态模式，因为 Device 根据 simulated 参数更改其“状态”，每个方法都推迟到特定的、实际的“状态”班级。

你当前使用抽象基类（ABC）和组合的方法是完全有效的，并且是 Python 中一种很好且常用的模式。但是，如果你的目标是减少样板代码并提高简洁性，你可以探索其他一些方法：

1. 使用依赖注入：

你可以在 Device 构造函数中注入一个模拟或真实的设备实现，而不是在 Device 类中处理创建逻辑。这可以提高灵活性，并允许更容易地测试代码的不同部分。

from abc import ABC, abstractmethod

class Device(ABC):
    @abstractmethod
    def initialize(self) -> None: pass

    @abstractmethod
    def close(self) -> None: pass

    @abstractmethod
    def turn_on(self) -> None: pass

    @abstractmethod
    def turn_off(self) -> None: pass

class DeviceHardware(Device):
    # ... (与之前相同的实现)

class DeviceSimulated(Device):
    # ... (与之前相同的实现)

# 客户端用法
if simulated:
    device = DeviceSimulated()
else:
    device = DeviceHardware("192.168.1.10", 123)

device.initialize()
# ...

2. 使用简单的类和条件逻辑：

对于这个特定的例子，如果你没有很多方法，你可以完全放弃 ABC 并使用带有条件逻辑的简单类来实现相同的功能。这会减少代码量，但会牺牲一些结构。

class Device:
    def __init__(self, ip_address: str = None, port: int = None, simulated: bool = False) -> None:
        self.ip_address = ip_address
        self.port = port
        self.simulated = simulated

    def initialize(self) -> None:
        if self.simulated:
            print("DeviceSimulated initialized")
        else:
            print(f"DeviceHardware initialized with IP: {self.ip_address} and Port: {self.port}")

    # ... (其他方法的类似实现)

# 客户端用法
if simulated:
    device = Device(simulated=True)
else:
    device = Device(ip_address="192.168.1.10", port=123)

device.initialize()
# ...

3. 使用模拟库进行测试：

如果你主要关心测试，那么可以使用像 unittest.mock 这样的模拟库。这允许你在测试期间模拟真实硬件设备的行为，而无需创建单独的模拟实现。

最终， 最佳方法 取决于你的具体需求和约束。如果你需要一个结构良好且可扩展的解决方案，那么使用 ABC 和组合或依赖注入是不错的选择。如果你需要一个更简单且更简洁的解决方案，并且不介意牺牲一些结构，那么带有条件逻辑的简单类可能是合适的。如果你的主要目标是测试，那么使用模拟库可能是最有效的方法。