如何实现仅允许在指定类内部实例化的Python类？

要实现仅允许在Water类方法内实例化Fish的需求，可以通过Python的inspect模块追踪调用栈，在Fish的构造方法中校验调用上下文。

实现代码 #

import inspect

class Fish:
    def __init__(self):
        # 获取调用栈，跳过当前Fish.__init__的帧
        stack = inspect.stack()
        if len(stack) < 2:
            raise PermissionError("Fish只能在Water类的方法内部实例化")
        
        # 获取上层调用帧（即调用Fish()的代码所在的帧）
        caller_frame = stack[1]
        # 尝试获取调用方法的self对象
        caller_self = caller_frame[0].f_locals.get('self')
        
        # 校验调用者是否是Water类的实例
        if not isinstance(caller_self, Water):
            raise PermissionError("Fish只能在Water类的方法内部实例化")

class Water:
    def __init__(self, animal):
        pass

class Land:
    def __init__(self, animal):
        pass

# 合法调用
habitat = Water(Fish())

# 非法调用：会抛出PermissionError
# habitat = Land(Fish())
# fish = Fish()

代码说明 #

• inspect.stack()：获取当前的调用栈信息，每个栈元素包含帧对象、文件名、行号等内容。
• 跳过Fish.__init__自身的栈帧，检查上层调用帧的self对象：如果调用Fish()的代码位于Water类的方法内，那么该方法的self必然是Water的实例。
• 若校验不通过，直接抛出PermissionError阻止实例化。

扩展说明 #

如果需要允许在Water类的任意方法（而非仅__init__）中实例化Fish，上述代码已经支持，只要调用代码是Water实例的方法内部即可。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Jan Viljoen