Python递归关联类中哈希对象无法在集合中被找到的原因与解决

你的问题核心在于对象的哈希值在被加入集合后发生了改变，违背了Python对哈希对象的核心要求——哈希值在对象生命周期内必须保持不变。

让我们拆解一下过程：

1. 当你调用bar.add_foo(foo)时，实际完成了两个联动操作：把foo加入bar.foos列表，同时把bar加入foo.bars集合。
2. bar被加入foo.bars集合时，会计算一次bar的哈希值（基于它的foos列表，此时foos已经包含foo）。
3. 但foo的哈希值依赖于bars集合，bar加入后foo的哈希值会变化；如果bar的哈希值又依赖foo的哈希（比如你的Bar.__hash__基于foos里的Foo对象），那么bar的哈希值也会跟着改变。
4. 后续执行bar in foo.bars时，计算的是bar当前的哈希值，和它被加入集合时的哈希值已经不一致。集合基于哈希表实现，会去错误的哈希桶查找，自然找不到原本存在的元素。

而bar in {bar}能正常通过，是因为创建集合和查找的操作几乎是原子性的，bar的哈希值还没来得及变化，前后哈希一致所以能匹配到。

要解决这个问题，我们需要让Foo和Bar的哈希值不再依赖可变的集合/列表属性，而是基于对象的唯一、不变标识——也就是对象的id，id在对象整个生命周期内不会改变。

修改后的完整可运行代码如下：

import unittest

class Foo:
    def __init__(self):
        self.bars = set()
    
    def __hash__(self) -> int:
        # 基于对象id计算哈希，保证生命周期内哈希值稳定
        return hash(id(self))
    
    def __eq__(self, other):
        # 相等性判断基于对象身份
        return isinstance(other, Foo) and id(self) == id(other)

class Bar:
    def __init__(self):
        self.foos = list()
    
    def add_foo(self, foo):
        self.foos.append(foo)
        foo.bars.add(self)
    
    def __hash__(self) -> int:
        return hash(id(self))
    
    def __eq__(self, other):
        return isinstance(other, Bar) and id(self) == id(other)

class Test(unittest.TestCase):
    def test_foo_bar(self):
        foo = Foo()
        bar = Bar()
        bar.add_foo(foo)
        
        self.assertTrue(bar in {bar})
        # 现在这个断言会正常通过
        self.assertTrue(bar in foo.bars)

if __name__ == '__main__':
    unittest.main()

补充说明 #

Python Glossary对哈希对象的硬性要求是：

• 必须实现__hash__()方法，且返回值在对象生命周期内保持不变；
• 必须实现__eq__()方法，且满足：如果a == b，则hash(a) == hash(b)。

如果你需要基于属性的相等性判断（而非对象身份），那必须保证这些属性是不可变类型，但在你的递归关联场景中，bars是集合、foos是列表，都是可变类型，属性会动态变化，所以用对象id作为哈希和相等性的依据是最稳妥的方案。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Erik