详解Python编程中对Monkey Patch猴子补丁开发方式的运用
Monkey patch就是在运行时对已有的代码进行修改，达到hot patch的目的。Eventlet中大量使用了该技巧，以替换标准库中的组件，比如socket。首先来看一下最简单的monkey patch的实现。
class Foo(object):
def bar(self):
print 'Foo.bar'
def bar(self):
print 'Modified bar'
Foo().bar()
Foo.bar = bar
Foo().bar()
由于Python中的名字空间是开放，通过dict来实现，所以很容易就可以达到patch的目的。
Python namespace
Python有几个namespace，分别是
- locals
- globals
- builtin
其中定义在函数内声明的变量属于locals，而模块内定义的函数属于globals。
Python module Import & Name Lookup
当我们import一个module时，python会做以下几件事情
- 导入一个module
- 将module对象加入到sys.modules，后续对该module的导入将直接从该dict中获得
- 将module对象加入到globals dict中
当我们引用一个模块时，将会从globals中查找。这里如果要替换掉一个标准模块，我们得做以下两件事情
将我们自己的module加入到sys.modules中，替换掉原有的模块。如果被替换模块还没加载，那么我们得先对其进行加载，否则第一次加载时，还会加载标准模块。（这里有一个import hook可以用，不过这需要我们自己实现该hook，可能也可以使用该方法hook module import）
如果被替换模块引用了其他模块，那么我们也需要进行替换，但是这里我们可以修改globals dict，将我们的module加入到globals以hook这些被引用的模块。
Eventlet Patcher Implementation
现在我们先来看一下eventlet中的Patcher的调用代码吧，这段代码对标准的ftplib做monkey patch，将eventlet的GreenSocket替换标准的socket。
from eventlet import patcher
# *NOTE: there might be some funny business with the "SOCKS" module
# if it even still exists
from eventlet.green import socket
patcher.inject('ftplib', globals(), ('socket', socket))
del patcher
inject函数会将eventlet的socket模块注入标准的ftplib中，globals dict被传入以做适当的修改。
让我们接着来看一下inject的实现。
__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
注释比较清楚的解释了代码的意图。代码还是比较容易理解的。这里有一个函数__import__，这个函数提供一个模块名（字符串），来加载一个模块。而我们import或者reload时提供的名字是对象。
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)
这段代码的作用是将标准的ftplib中的对象加入到eventlet的ftplib模块中。因为我们在eventlet.ftplib中调用了inject，传入了globals，而inject中我们手动__import__了这个module，只得到了一个模块对象，所以模块中的对象不会被加入到globals中，需要手动添加。
这里为什么不用from ftplib import *的缘故，应该是因为这样无法做到完全替换ftplib的目的。因为from … import *会根据__init__.py中的__all__列表来导入public symbol，而这样对于下划线开头的private symbol将不会导入，无法做到完全patch。