Python 實現最小插件框架

一個非常簡潔但功能完整的 Python 插件框架實現，這個框架具有以下特點：

• 動態加載插件
• 插件自動發現
• 簡單的插件接口
• 支持插件隔離

1. 基礎實現

項目結構

my_app/
├── main.py         # 主程序
├── plugins/        # 插件目錄
│   ├── __init__.py
│   ├── hello.py    # 示例插件
│   └── goodbye.py  # 示例插件
└── plugin_base.py  # 插件基類

plugin_base.py - 插件基類

import abcclass PluginBase(abc.ABC):"""所有插件的基類"""@classmethod@abc.abstractmethoddef initialize(cls):"""插件初始化方法"""pass@abc.abstractmethoddef execute(self, *args, **kwargs):"""插件執行方法"""pass

plugins/hello.py - 示例插件1

from plugin_base import PluginBaseclass HelloPlugin(PluginBase):@classmethoddef initialize(cls):print("HelloPlugin initialized")return cls()def execute(self, name="World"):print(f"Hello, {name}!")

plugins/goodbye.py - 示例插件2

from plugin_base import PluginBaseclass GoodbyePlugin(PluginBase):@classmethoddef initialize(cls):print("GoodbyePlugin initialized")return cls()def execute(self, name="World"):print(f"Goodbye, {name}!")

main.py - 主程序

import importlib
import pkgutil
from pathlib import Path
from plugin_base import PluginBaseclass PluginManager:def __init__(self):self.plugins = {}def discover_plugins(self, plugin_dir="plugins"):"""自動發現插件"""plugin_path = Path(plugin_dir)# 遍歷插件目錄for finder, name, _ in pkgutil.iter_modules([str(plugin_path)]):try:module = importlib.import_module(f"{plugin_dir}.{name}")for item in dir(module):obj = getattr(module, item)if (isinstance(obj, type)and issubclass(obj, PluginBase)and obj != PluginBase):self.plugins[name] = objprint(f"Found plugin: {name}")except ImportError as e:print(f"Failed to import plugin {name}: {e}")def initialize_plugins(self):"""初始化所有插件"""return {name: plugin.initialize()for name, plugin in self.plugins.items()}if __name__ == "__main__":manager = PluginManager()manager.discover_plugins()plugins = manager.initialize_plugins()# 使用插件plugins["hello"].execute("Python")plugins["goodbye"].execute("Python")

2. 更高級的特性擴展

如果你想增強這個框架，可以考慮添加以下特性：

2.1 插件配置支持

修改 plugin_base.py:

class PluginBase(abc.ABC):@classmethod@abc.abstractmethoddef initialize(cls, config=None):"""支持傳入配置"""pass

2.2 插件依賴管理

在插件類中添加：

class HelloPlugin(PluginBase):REQUIRED_PLUGINS = ['some_dependency']@classmethoddef initialize(cls):# 檢查依賴pass

2.3 插件熱加載

添加熱加載方法：

def reload_plugin(self, plugin_name):"""重新加載插件"""if plugin_name in self.plugins:module = importlib.import_module(f"plugins.{plugin_name}")importlib.reload(module)self.plugins[plugin_name] = getattr(module, plugin_name.capitalize() + "Plugin")

3. 使用 setuptools 的入口點發現插件

更Pythonic的方式是使用setuptools的entry_points：

3.1 修改項目結構

my_app/
├── setup.py
├── my_app/
│   ├── __init__.py
│   ├── main.py
│   └── plugin_base.py
└── plugins/├── hello.py└── goodbye.py

3.2 setup.py 示例

from setuptools import setup, find_packagessetup(name="my_app",version="0.1",packages=find_packages(),entry_points={'my_app.plugins': ['hello = plugins.hello:HelloPlugin','goodbye = plugins.goodbye:GoodbyePlugin',],},
)

3.3 修改插件管理器

from importlib.metadata import entry_pointsclass PluginManager:def discover_plugins(self):"""使用entry_points發現插件"""discovered_plugins = entry_points(group='my_app.plugins')for ep in discovered_plugins:try:plugin_class = ep.load()if (isinstance(plugin_class, type)and issubclass(plugin_class, PluginBase)and plugin_class != PluginBase):self.plugins[ep.name] = plugin_classexcept Exception as e:print(f"Failed to load plugin {ep.name}: {e}")

4. 插件隔離（使用importlib）

如果需要更強的隔離，可以這樣加載插件：

def load_plugin_with_isolation(plugin_path):"""隔離加載插件"""spec = importlib.util.spec_from_file_location("isolated_plugin", plugin_path)module = importlib.util.module_from_spec(spec)sys.modules["isolated_plugin"] = modulespec.loader.exec_module(module)return module

5. 最小完整示例（無目錄結構要求）

如果你想要一個真正最小化的實現（單文件）：

# mini_plugin.py
import importlib
from pathlib import Pathclass Plugin:def execute(self):raise NotImplementedErrorclass PluginManager:def __init__(self):self.plugins = {}def load_plugin(self, plugin_path):module_name = Path(plugin_path).stemspec = importlib.util.spec_from_file_location(module_name, plugin_path)module = importlib.util.module_from_spec(spec)spec.loader.exec_module(module)for name in dir(module):obj = getattr(module, name)if isinstance(obj, type) and issubclass(obj, Plugin) and obj is not Plugin:self.plugins[module_name] = obj()return obj()return Noneif __name__ == "__main__":manager = PluginManager()plugin = manager.load_plugin("hello_plugin.py")  # 假設同級目錄下有這個文件if plugin:plugin.execute()

配套的最簡插件文件 hello_plugin.py:

from mini_plugin import Pluginclass HelloPlugin(Plugin):def execute(self):print("Hello from minimal plugin!")

這個最小實現只有不到30行代碼，但包含了插件框架的核心功能。