Python中继承set类的现代方式 自定义集合类的最优实现方案

与UserDict对等的set实现 #

Python标准库提供了collections.UserSet作为set对应的用户自定义包装类，定位和UserDict、UserList完全一致，是当前Python 3.10+版本的首选方案。
和直接继承内置set相比，UserSet规避了C实现内置类型的常见问题：内置set的很多原生方法会绕过Python层面覆写的逻辑，比如覆写add()后调用update()可能不会触发自定义add()逻辑，而UserSet是纯Python实现的包装类，内部持有一个原生set实例，所有方法调度都走Python层，自定义覆写的逻辑可以全局生效，也可以随意添加额外实例变量。

兼容旧Python版本的实现方案 #

如果需要支持Python 3.10以下版本，主流做法是继承collections.abc.MutableSet抽象基类，仅需要实现5个基础方法，就能自动获得所有原生set的标准功能：

• 必须手动实现的抽象方法：__contains__、__iter__、__len__、add、discard
• 剩余的pop、clear、update、union、issubset等全部set标准方法都会由抽象基类自动生成，且会调用你实现的基础方法，保证自定义逻辑统一生效。

实现示例 #

Python 3.10+ 基于UserSet的实现 #

from collections import UserSet

class TaggedSet(UserSet):
    def __init__(self, iterable=None, *, tag=None):
        super().__init__(iterable)
        # 自定义额外实例变量
        self.tag = tag

    # 覆写add方法添加校验逻辑
    def add(self, item):
        if not isinstance(item, int):
            raise TypeError("仅支持添加整数元素")
        super().add(item)

Python 3.10- 基于MutableSet的实现 #

from collections.abc import MutableSet

class TaggedSet(MutableSet):
    def __init__(self, iterable=None, *, tag=None):
        self._storage = set(iterable or [])
        # 自定义额外实例变量
        self.tag = tag

    def __contains__(self, item):
        return item in self._storage

    def __iter__(self):
        return iter(self._storage)

    def __len__(self):
        return len(self._storage)

    def add(self, item):
        if not isinstance(item, int):
            raise TypeError("仅支持添加整数元素")
        self._storage.add(item)

    def discard(self, item):
        self._storage.discard(item)

两种实现都完全兼容原生set的所有操作，自定义逻辑和额外实例变量都可以正常使用。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Mert Mint