Python类函数与主程序数组数据不同步问题求解

我需要在Python类函数中操作一个defaultdict结构的多个部分，并返回与原结构一致的子结构。主程序通过返回值更新全局结构后，类函数却无法读取到新值；仅修改单个键值时有效，但替换整个子结构或扩展新键时失效，甚至报错。相关代码及运行现象如下：

代码文件 #

main.py #

#!/usr/bin/env python
# coding: utf8

from collections import defaultdict
import test_class as sensors
import copy

SENSOR_config_array=defaultdict(dict)
SENSOR_config_array["Sensors"]=defaultdict(dict)
SENSOR_config_array["Sensors"]["actualVal"]=3
SENSOR_config_array["Sensors"]["maxVal"]=10


A10_sensors_class = sensors.deal_with_sensorData(SENSOR_config_array)
print ("original SENSOR_config_array:")
print (SENSOR_config_array)
print()

ret=A10_sensors_class.make_DataString() ## return "maxVal" should change to 20
print ("1. ret :")
print (ret)                             ## OK
print()

SENSOR_config_array["Sensors"]["maxVal"]=20 ## "maxVal" set to 20
ret=A10_sensors_class.make_DataString() ## return "maxVal" should =40
print ("2. ret :")
print (ret)                             ## OK
SENSOR_config_array["Sensors"]=ret      ## "maxVal" set to (returned)40
print ("2. SENSOR_config_array:")
print (SENSOR_config_array["Sensors"])  ## 40 !!!  it seems to be updated!!!
print()


ret=A10_sensors_class.make_DataString() ## return "maxVal" should =80
print ("3. ret:")
print (ret)                             ## NO !!
print()

SENSOR_config_array["Sensors"]["Val"]=90
ret=A10_sensors_class.make_DataString2()    ## return "maxVal" should =180
print ("4. ret:")
print (ret)                             ## NO !!
print()

test_class.py #

#!/usr/bin/env python
# coding: utf8
from collections import defaultdict

class deal_with_sensorData:
    def __init__(self, config_data):
        self.SensorData=defaultdict(set)
        self.SensorData=config_data["Sensors"]
        ## config_data has e.g.
        ## config_data["Busses"]["type"]
        ## config_data["Sensors"]["actualVal"]
        ## config_data["Sensors"]["maxVal"]

    def make_DataString(self):
        temp=defaultdict(dict)
        temp["maxVal"]=self.SensorData["maxVal"]*2
        return temp

    def make_DataString2(self):
        temp=defaultdict(dict)
        temp["Val"]=self.SensorData["Val"]*2
        return temp

运行输出 #

original SENSOR_config_array:
defaultdict(<class 'dict'>, {'Sensors': defaultdict(<class 'dict'>, {'actualVal': 3, 'maxVal': 10})})

1. ret :
defaultdict(<class 'dict'>, {'maxVal': 20})

2. ret :
defaultdict(<class 'dict'>, {'maxVal': 40})

2. SENSOR_config_array:
defaultdict(<class 'dict'>, {'maxVal': 40})

3. ret:
defaultdict(<class 'dict'>, {'maxVal': 40})

4. ERROR

问题原因 #

1. 对象引用不匹配：类的__init__方法中，self.SensorData指向的是初始化时传入的config_data["Sensors"]对象。当主程序执行SENSOR_config_array["Sensors"]=ret时，是将全局的"Sensors"键指向了新的defaultdict对象，但类内部的self.SensorData仍然引用原来的旧对象，所以后续类函数读取的还是旧数据。
2. 键不存在报错：步骤4中，全局的新Sensors对象添加了"Val"键，但类里的self.SensorData还是旧对象，没有这个键，因此调用make_DataString2时会触发KeyError。

解决方案 #

方案1：修改子结构内部键值，不替换整个对象 #

不要直接替换SENSOR_config_array["Sensors"]，而是遍历返回的ret，更新原有对象的键值对：

# 替换原来的 SENSOR_config_array["Sensors"]=ret
for k, v in ret.items():
    SENSOR_config_array["Sensors"][k] = v

这样类里的self.SensorData始终指向同一个对象，内部值更新后类函数能直接读取到最新数据。

方案2：让类持有顶层config_data引用 #

修改类的初始化逻辑，保存顶层的config_data引用，而非子级的Sensors对象：

# 修改test_class.py的__init__和方法
class deal_with_sensorData:
    def __init__(self, config_data):
        self.config_data = config_data  # 保存顶层配置引用

    def make_DataString(self):
        temp=defaultdict(dict)
        temp["maxVal"]=self.config_data["Sensors"]["maxVal"]*2
        return temp

    def make_DataString2(self):
        temp=defaultdict(dict)
        temp["Val"]=self.config_data["Sensors"]["Val"]*2
        return temp

无论主程序如何替换"Sensors"对应的对象，类都能通过顶层引用获取到最新的Sensors对象。

方案3：手动更新类内部的引用 #

每次替换全局的Sensors对象后，手动更新类里的self.SensorData：

# 在主程序执行 SENSOR_config_array["Sensors"]=ret 后添加
A10_sensors_class.SensorData = SENSOR_config_array["Sensors"]

强制让类内部的引用指向新的对象，后续类函数就能读取到最新数据。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者apani