面试题：Python类属性默认值的动态设定

Question

假设有一个类`Circle`，需要一个类属性`pi`，其默认值为3.14，但要求在程序运行时，根据用户输入决定是否更新`pi`的值为`math.pi`（需导入`math`模块）。请写出实现该功能的代码，并阐述这样做可能会带来的问题以及如何避免。

Answer 1

import math


class Circle:
    pi = 3.14

    @classmethod
    def update_pi(cls):
        user_input = input("是否更新pi的值为math.pi？(y/n)")
        if user_input.lower() == 'y':
            cls.pi = math.pi

可能带来的问题

1. 输入合法性问题：用户输入可能不是 y 或 n，这会导致程序逻辑异常。
2. 线程安全问题：如果在多线程环境下运行，不同线程同时调用 update_pi 方法可能导致数据竞争，使得 pi 的值更新不一致。
3. 代码可读性和维护性：在类中直接处理用户输入，破坏了类的单一职责原则，使得类既负责数据和行为定义，又负责输入交互，不利于代码的复用和维护。

避免方法

1. 输入合法性检查：在获取用户输入后，增加对输入内容的合法性判断。如果输入不是预期值，提示用户重新输入。

import math


class Circle:
    pi = 3.14

    @classmethod
    def update_pi(cls):
        while True:
            user_input = input("是否更新pi的值为math.pi？(y/n)").lower()
            if user_input == 'y':
                cls.pi = math.pi
                break
            elif user_input == 'n':
                break
            else:
                print("输入无效，请输入y或n。")

2. 线程安全：使用锁机制（如 threading.Lock）来确保在更新 pi 值时不会出现数据竞争。

import math
import threading


class Circle:
    pi = 3.14
    lock = threading.Lock()

    @classmethod
    def update_pi(cls):
        with cls.lock:
            while True:
                user_input = input("是否更新pi的值为math.pi？(y/n)").lower()
                if user_input == 'y':
                    cls.pi = math.pi
                    break
                elif user_input == 'n':
                    break
                else:
                    print("输入无效，请输入y或n。")

3. 分离职责：将用户输入部分从类中分离出来，使类专注于其核心功能，即数据和行为的定义。

import math


class Circle:
    pi = 3.14

    @classmethod
    def update_pi(cls):
        cls.pi = math.pi


def user_interaction():
    while True:
        user_input = input("是否更新pi的值为math.pi？(y/n)").lower()
        if user_input == 'y':
            Circle.update_pi()
            break
        elif user_input == 'n':
            break
        else:
            print("输入无效，请输入y或n。")


if __name__ == "__main__":
    user_interaction()