首次调用时计算可选实例变量的Pythonic方法

Question

我正在编写一个类来表示来自航天器的一些数据，这些数据可以提供许多不同的数据产品，这些数据可以用来计算其他变量。加载原始数据每个变量需要几秒钟，因此每个变量都应该只在需要时加载，因为并不总是需要所有变量。

这是我所指的最低限度的工作例子：

class Spacecraft:
    def __init__(self, time_range, configuration='default'):
        self.time_range = time_range

        # Initialise all possible variables to None
        self.magnetometer = None
        self.temperature = None
        self.complicated_thing = None
        # There are 30+ of these

    def get_magnetometer(self):
        self.magnetometer = self.load_data('magnetometer')
        return self.magnetometer

    def get_temperature(self):
        self.temperature = self.load_data('temperature')
        return self.temperature

    def get_complicated_thing(self):
        # Check each variable has a value
        if self.temperature is None:
            get_temperature()
        if self.magnetometer is None:
            get_magnetometer()
        
        self.complicated_thing = self.temperature * self.magnetometer
        return self.complicated_thing


    # Plus more get_ functions for each instance variable

    def load_data(self, product_name):
        """Loads raw 'product_name' data as np array.
        """
        pass


# Use case 1: Only need limited number of parameters
only_need_magnetometer = Spacecraft('10:30-10:45')
plot(only_need_magnetometer.get_magnetometer())


# Use case 2: Need a different set of parameters
complicated_analysis = Spacecraft('10:45-11:00')
result = analysis(complicated_analysis.get_complicated_thing())

我不确定是否在__init__()中将每个变量初始化为__init__()。我也不喜欢在计算派生变量的每个函数的开头进行冗长的检查。

有没有更好的[更多的琵琶方法]？

理想情况下，我希望跳过初始化到None &能够将get_complicated_thing()定义为：

def get_complicated_thing(self):
    self.complicated_thing = self.temperature * self.magnetometer
    return self.complicated_thing

其中，如果self.temperature或self.magnetometer还不存在，就会自动调用getter，例如get_magnetometer()。然后，可以将用例简化为：

# Use case 1: Only need limited number of parameters
only_need_magnetometer = Spacecraft('10:30-10:45')
plot(only_need_magnetometer.magnetometer)


# Use case 2: Need a different set of parameters
complicated_analysis = Spacecraft('10:45-11:00')
result = analysis(complicated_analysis.complicated_thing)

至少对我来说，读起来容易多了。

Answer 1

确实有一个可以使用的构造：property。有一些装饰器允许为托管属性定义getters、setters和“析构函数”。

在您的例子中，您只需要getter：

class MyClass:
    def __init__(self, *args, **kwargs):
        # do stuff

    @property
    def magnometer(self):
        # do heavy calculation/loading
        return result


    @property
    def complicated_thing(self):
        # we can access self.mangometer here (it will just run the magnometer bound function)
        return self.magnometer*2

现在您说计算/加载操作很重。可以很容易地缓存计算出来的值如下：

from functools import cache
...
    @property
    @cache
    def myproperty(self):
        return 42
...

但是，请注意，cache是在3.9中引入的，在Python3.8中有一个cached_property，您可以使用它来替代链式装饰器。或者，您可以按照this thread的方式编写自己的缓存。

附加注意:原则上，在__init__中将属性设置为__init__没有错。