首次调用时计算可选实例变量的 Pythonic 方法

如何解决首次调用时计算可选实例变量的 Pythonic 方法

我正在编写一个类来表示来自航天器的一些数据，该类可以提供许多不同的数据产品，可用于计算其他变量。每个变量加载原始数据需要几秒钟的时间，因此每个变量只应在需要时加载，因为并非总是需要所有变量。

这是我的意思的最小工作示例：

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())

我不确定将 None 中的每个变量初始化为 __init__()。我也不喜欢在每个计算派生变量的函数开始时进行冗长的检查。

有更好/更pythonic的方法吗？

理想情况下，我想跳过对 None 的初始化并能够将 get_complicated_thing() 定义为：

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

如果 self.temperature 或 self.magnetometer 尚不存在，则会自动调用 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，这更容易阅读。

解决方法

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”：

就您而言，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

现在你说计算/加载操作很繁重。可以很容易地缓存您的计算值，如下所示：

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，Python 3.8 中有一个 cached_property，您可以将其用作链式装饰器的替代品。或者，您可以按照 this thread 的行编写自己的缓存。

附加说明：将 None 中的属性设置为 __init__ 原则上没有任何问题。