奇门武功：如何实现代码热更新

经过 Python 虚拟机、函数机制和类机制的学习，我们对 Python 程序执行过程的动态性已经了如指掌：

在运行时，Python 可以动态创建函数对象；
在运行时，Python 可以动态创建类对象；
在运行时，Python 可以修改函数对象，改变它的行为；
在运行时，Python 可以修改类对象，改变它的行为；
在运行时，Python 可以动态编译代码并加入到虚拟机中执行；

借助这些特性，我们可以实现程序运行时动态更新代码，也就是 代码热更新 ！

对于一般程序而言，想要更新代码只有重启一条路。因此，拥有热更新能力的 Python 可以实现很不可思议的功能，具体如何进行呢？—— 我们从猴子补丁说起。

猴子补丁

猴子补丁 ( monkey patch )大家应该都听说过，这是一种在运行时添加、修改代码的技术，而无需修改源码。

json 序列化是一个很常见的操作，在 Python 可以这样进行：

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import json
json.dumps(some_data)

ujson 是另一个 json 序列化实现，由纯 C 语言编写，效率比标准库中的 json 模块更高，用法一样：

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import ujson
ujson.dumps(some_data)

那么，如果想把整个程序中的 json 操作都换成 ujson ，该怎么办呢？

直接引用 ujson 肯定是不行的，因为程序可能会引用第三方类库，我们肯定不想也不好改动第三方代码。以一个由 flask 框架实现的 api 为例，

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from flask import Flask, jsonify

app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def some_api():
    return jsonify(some_data)

jsonify 函数用于响应 json 数据，它调用标准库 json 模块对数据进行 json 序列化，可 flask 并不是我们开发的。

好在，利用 Python 执行过程的动态特性，我们可以在运行时替换 json 模块的相关函数实现。下面，我们编写 patch_json 函数，实现 dumps 和 loads 函数的替换：

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import json
import ujson

def patch_json()
	json.dumps = ujson.dumps
    json.loads = ujson.loads

patch_json()

这样一来，只要 patch_json 函数成功执行，json 模块中的 dumps 、loads 函数就被换成了 ujson 版本。后续就算从 json 模块导入，最终得到的也是 ujson 版本！

需要特别注意，json 模块属性在 patch_json 调用前就被直接引入，将不受 patch_json 控制：

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import json
from json import dumps

patch_json()

# 执行 json 模块原来的版本，而不是 ujson 版本
dumps(some_data)
# 执行 ujson 版本
json.dumps(some_data)

因此，许多应用猴子补丁的程序，在开头处便要执行替换逻辑，确保类似的现象不会发生。

猴子补丁的应用范围很广，一般用来特换类库实现或者在单元测试中进行 mock 。诸如 greenlet 采用猴子补丁将阻塞的库函数替换成非阻塞的版本：

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import gevent.monkey
gevent.monkey.patch_all()

由于猴子补丁可能会影响代码的可读性，应用不当可能导致一些奇怪的问题，因此不能滥用。

实际上，除了猴子补丁，Python 还提供了 reload 函数，用于重新加载模块。那么，我们应该如何使用 reload 函数呢？它有哪些局限性吗？点击“阅读原文”，获取更多详情！

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