Day 43 完成清单
今日学习：数据类（dataclass）
每个知识点请至少看完对应代码并理解后再勾选 ✅
概念理解
- [ ] 理解
@dataclass装饰器自动生成哪些方法（__init__/__repr__/__eq__/__hash__） - [ ] 理解
init、repr、eq、order、frozen五个装饰器参数的作用 - [ ] 理解
field()的核心参数：default,default_factory,init,repr,compare,hash,metadata - [ ] 理解
__post_init__钩子的用途（验证、转换、计算） - [ ] 理解为什么可变类型默认值必须用
default_factory - [ ] 理解 dataclass 的哈希行为规则（frozen → 可哈希 / 默认 → 不可哈希）
- [ ] 理解 dataclass vs namedtuple vs 普通类的各自适用场景
代码实践
- [ ] 运行
code/01-basic-usage.py，观察自动生成的方法 - [ ] 运行
code/02-field-advanced.py，理解 field() 各参数的用法 - [ ] 运行
code/03-dataclass-vs-namedtuple.py，对比三种方式的性能与灵活性 - [ ] 运行
code/04-config-manager.py，体验完整的配置管理实战
练习题
练习 1：最短 dataclass
用 @dataclass 定义一个 Book 类，包含以下字段：
- title: str（必填）
- author: str（必填）
- year: int（可选，默认 2024）
- isbn: str（可选，默认空字符串）
要求：
- 提供友好的 __repr__（用自动生成的）
- 两个相同内容的 Book 实例应该相等（用自动生成的）
python
# 你的代码
from dataclasses import dataclass
@dataclass
class Book:
...
练习 2：带验证的学生类
用 @dataclass 定义一个 Student 类，使用 __post_init__ 做以下验证：
python
@dataclass
class Student:
name: str
age: int
grades: list[int] # 成绩列表
average: float = field(init=False) # 自动计算
def __post_init__(self):
# TODO:
# 1. 年龄必须在 6-100 之间
# 2. 成绩列表不能为空
# 3. 每个成绩必须在 0-100 之间
# 4. 自动计算 average（平均分，保留两位小数）
练习 3：订单管理系统
用 @dataclass 实现一个订单管理系统：
- OrderItem: 商品名称、数量、单价
- Order: 订单号（自动生成 UUID 前 8 位）、商品列表、总金额（自动计算）
要求：
- OrderItem 支持比较（只按单价比较）
- Order 的 frozen=True，确保订单创建后不可修改
- Order 的 __repr__ 隐藏商品列表（只显示订单号和金额）
python
from dataclasses import dataclass, field
from typing import List
@dataclass(order=True)
class OrderItem:
...
@dataclass(frozen=True)
class Order:
...
练习 4：dataclass vs namedtuple 重构
将以下 namedtuple 重构为 dataclass，并添加缺失功能：
python
from typing import NamedTuple
class Employee(NamedTuple):
name: str
department: str
salary: float
# 请重构为 dataclass，并添加：
# 1. 新增 employee_id 字段（自动生成，UUID 前 8 位，不在 __init__ 中）
# 2. 薪资验证（必须 > 0）
# 3. 年薪计算属性：annual_salary
# 4. repr 隐藏 employee_id（只显示姓名和部门）
练习 5：配置验证器
扩展课堂的配置管理系统，新增 CacheConfig 配置块：
python
@dataclass
class CacheConfig:
backend: str = "memory" # memory / redis / memcached
ttl: int = 300 # 缓存过期时间（秒）
max_size: int = 1000 # 最大缓存条目数
namespace: str = "default"
def __post_init__(self):
# TODO:
# 1. backend 必须是 "memory", "redis", "memcached" 之一
# 2. ttl 必须在 1-86400 之间（1秒到1天）
# 3. max_size 必须在 10-100000 之间
然后将 CacheConfig 整合到 AppConfig 中（在 04-config-manager.py 基础上修改）。
练习 6：实战挑战 —— 序列化工具
写一个通用的 dataclass 序列化工具函数，支持：
python
def dataclass_to_dict(obj) -> dict:
"""
将 dataclass 递归转换为普通字典。
处理嵌套 dataclass、列表、可选值。
隐藏 repr=False 的字段。
"""
...
def dict_to_dataclass(cls, data: dict):
"""
将字典递归还原为 dataclass 实例。
处理嵌套 dataclass。
"""
...
应用场景：读取 config.json → 转换为配置 dataclass → 修改 → 保存回 config.json。
完成标准
- [ ] 我已运行所有示例代码并理解输出
- [ ] 我已独立完成至少 4 道练习题
- [ ] 我理解何时选择 dataclass 而不是 namedtuple 或普通类
- [ ] 我理解
field(default_factory=list)的必要性 - [ ] 我能够在实际项目中使用 dataclass 构建配置系统