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设计草案:热启动配置继承 + 分阶段 result 合并(issue #282 二轮反馈)

状态:第 1 部分(配置持久化)已实现 · 第 2 部分(result 合并)已实现(merge_results / MergedResult,metrics 为核心子集) · 第 3 部分(API 重命名,破坏性)已实现 · 日期:2026-07-20 · 范围:python/akquant/checkpoint.py、python/akquant/backtest/engine.py、python/akquant/backtest/result.py + 示例/文档 · 对应 issue:#282 二轮反馈第 3、4 点 · 性质:配置继承缺陷(已根治)+ 体验增强(result 合并)+ API 命名演进(热启动→checkpoint/resume)

0. 结论先行

issue #282 二轮反馈实跑核实结果:

点 内容 结论
1 二阶段重放一阶段 on_before_trading 不可复现。#329 已保证钩子去重;用户看到的是策略实例累加器随快照 pickle 保存的历史残留,非重新触发。建议文档提示在 on_resume 重置统计。
2 二阶段 on_after_trading 变每日首 bar 触发 不可复现。precise / 默认模式冷热启动钩子序列结构一致。同上,累加器残留误导。
3 滑点/佣金未在热启动继承 滑点真 bug,已在 run_warm_start 补 set_slippage/set_volume_limit(最小移植);佣金半通(走 _resolve_stock_fee_rules)。本 RFC 提出根治:快照持久化配置。
4 缺 result 合并函数 功能缺失,本 RFC 提出 merge_results / ResultMerger。

本 RFC 只覆盖第 3 点的根治方案与第 4 点。第 3 点的最小热修已单独落地(不依赖本 RFC)。

1. 第 3 点根治:快照持久化回测配置

1.1 现状缺陷链(已对照源码核实)

  • save_snapshot(checkpoint.py:86-97)只存 engine_state(Rust 二进制)+ strategy + strategy_topology + snapshot_features,不含任何回测配置(滑点、量比、fill_policy、市场模型、费率)。
  • EngineSnapshot(src/engine/python.rs:589-639)序列化 portfolio/order_manager/instruments/risk_state 等,不含 timers、slippage、fee rules、fill_policy——load_state_bytes 后这些全为引擎默认值。
  • 因此 run_warm_start 必须把每一项配置重新推导并 set 一遍。团队已重配费率(engine.py:5451-5528)、fill_policy(5539-5555),却漏了滑点/量比(已由最小热修补上)。
  • 根因:"热启动重配所有配置"这件事没有单一数据源,靠 run_warm_start 逐项手工补,漏一项就静默失效。滑点只是暴露出来的第一个;任何未来新增的引擎配置都可能重蹈覆辙。

1.2 目标与非目标

目标

  • 让"分阶段回测继承完整回测配置"成为默认且自动的行为,用户只需关心真正变化的量:data(下阶段数据)、symbols(换月新代码)、instruments(资产属性)。
  • 消除逐项手工重配的遗漏面:配置有单一权威来源(快照),run_warm_start 从中恢复。
  • 显式传入的入参优先级最高,允许用户按阶段覆盖(如只改起止时间)。

非目标

  • 不改 Rust EngineSnapshot(避免二进制格式版本迁移成本);配置存 Python 侧 pickle 层。
  • 不强制用户改现有代码——旧快照(无配置字段)必须能继续 warm start(降级到当前逐项推导逻辑)。

1.3 提案:快照增加 backtest_config 字段

A. save_snapshot 侧

save_snapshot(engine, strategy, filepath) 目前签名不含 config。两个方案:

  • A1(推荐):新增可选参 save_snapshot(engine, strategy, filepath, *, config=None, resolved_runtime=None)。当 run_backtest 结束把已解析的运行时配置(归一化后的 slippage policy、volume_limit_pct、fill_policy、fee rules、market model、timezone、history_depth 等)挂到 result 上,用户 save_snapshot(result.engine, result.strategy, path, config=result.resolved_config) 即可。
  • A2:run_backtest 在 result 上暴露 result.resolved_config(一个 dataclass/dict),save_snapshot 自动从 engine/strategy 反查——但引擎不留存原始 policy,反查不可靠。故取 A1。

快照结构扩展(向后兼容,新增键):

snapshot = {
    "engine_state": ...,
    "strategy": ...,
    "strategy_topology": {...},
    "snapshot_features": {"history_buffer_snapshot": True},
    "backtest_config": {              # 新增,可选
        "slippage": {"type": "percent", "value": 0.0001},
        "volume_limit_pct": 0.25,
        "fill_policy": {"price_basis": "open", "temporal": "next_event", "bar_offset": 1},
        "commission_policy": {"type": "percent", "value": 0.0003},
        "stamp_tax_rate": 0.0,
        "transfer_fee_rate": 0.0,
        "min_commission": 5.0,
        "t_plus_one": False,
        "market_model": "simple" | "china",
        "timezone": "Asia/Shanghai",
        "history_depth": 50,
    },
    "version": _VERSION,
}

B. run_warm_start 侧 —— 配置解析优先级

统一成一条链,自上而下取第一个非 None:

显式入参(slippage=, config.strategy_config.slippage, ...)
  > 快照 backtest_config
  > 引擎/默认兜底

实现:在现有各配置解析点前,先从 snapshot["backtest_config"] 读默认值填充局部变量,再让现有"显式入参优先"逻辑覆盖。这样:

  • 用户什么都不传 → 完全继承一阶段配置(修复根因)。
  • 用户只改起止时间 → 其余继承,符合"注意力放在真正变化的量"。
  • 用户显式传 slippage → 覆盖快照值(保留逐阶段调参能力)。

C. 向后兼容

snapshot.get("backtest_config") 为 None(旧快照)时,走当前逐项推导逻辑(已含滑点最小热修),行为不回退。

1.4 落地顺序(已完成)

  1. ✅ result.resolved_config 暴露(run_backtest 收尾经 _build_resolved_backtest_config 填充 slippage/volume_limit/commission/stamp_tax/transfer_fee/min_commission/t_plus_one/timezone/history_depth/fill_policy)。
  2. ✅ save_snapshot(..., config=result|dict) 经 _extract_resolved_config 写入快照 backtest_config 字段。
  3. ✅ warm_start 把 backtest_config 挂到 strategy._warm_start_backtest_config;run_warm_start 建立 显式入参 > config.strategy_config > 快照配置 > 默认 优先级链(slippage/volume_limit/fee/fill_policy/t_plus_one)。
  4. ✅ 回归测试:test_run_warm_start_inherits_config_from_snapshot(零显式入参继承)、test_run_warm_start_explicit_arg_overrides_snapshot_config(显式覆盖)、test_run_warm_start_without_snapshot_config_is_backward_compatible(旧快照降级)。前两者经 git stash 验证在未实现时失败、实现后通过。

实现说明:配置存 Python pickle 层(快照 dict 的 backtest_config 键),未改 Rust EngineSnapshot,旧快照 snapshot.get("backtest_config") 为 None 时降级到逐项推导,完全向后兼容。

2. 第 4 点:分阶段 result 合并

2.1 需求

完整回测 5 年 → 一条 5 年 equity_curve;按月分阶段 → 每段 result 只含当月曲线。用户需手动拼接。目标:官方 merge_results 自动处理曲线/交易/指标拼接,并防资产数量爆炸(清理已退市合约)。

2.2 可合并 / 需重算 / 需丢弃 三分

类别 字段 处理
可直接拼接(时间序列) equity_curve、cash_curve、margin_curve、positions(快照序列)、orders、trades、executions、indicator_outputs 按时间戳排序去重拼接;相邻阶段边界时间戳去重(热启动首 bar 可能与上阶段末 bar 语义重叠)
必须重算(不可简单相加) metrics(total_return、max_drawdown、sharpe、win_rate...) 由合并后的 equity_curve + trades 重新计算;不能按阶段平均或相加。initial_cash 取第一阶段的,end_market_value 取最后阶段的
需丢弃/裁剪 已退市合约的 position snapshot、instrument 元数据 合并后清理配置了 expiry_date 且已过期的合约(用户明确要求防爆炸)

2.3 API 设计

def merge_results(
    *results: BacktestResult,
    drop_expired_instruments: bool = True,
    dedupe_boundary: bool = True,
) -> MergedResult:
    """按时间顺序合并多段分阶段回测结果。

    - 曲线/交易/订单/执行按时间戳拼接去重;
    - metrics 由合并后曲线+交易重算核心子集(非阶段简单相加);
    - drop_expired_instruments=True 时清理已退市合约快照,防资产爆炸;
    - dedupe_boundary=True 时去除相邻阶段边界重叠时间戳。
    """

已落地决策(与草案的差异):

  • 返回类型 = 新建 MergedResult 类,而非 BacktestResult。原因:BacktestResult 包装 Rust _raw 对象(被 16 种方式访问),无法在 raw 层重建;MergedResult 用纯 pandas 帧鸭子类型复刻只读视图(equity_curve/*_df/daily_returns/to_quantstats/metrics/metrics_df),不侵入 BacktestResult 的 Rust 契约。代价:plot()/report_quantstats() 等依赖 Rust 对象的方法在合并结果上不可用。
  • 配套链式便利:merge_results(r1, r2) 支持任意段数;单段 merge_results(r) 退化为恒等视图。

2.4 关键难点

  • metrics 重算依赖:现在 metrics 在 Rust generate_backtest_result(src/statistics/mod.rs:157)里算。合并发生在 Python 侧,需要纯 Python 的 metrics 计算路径(或复用 to_quantstats + quantstats)。建议:合并 result 的 metrics 走 Python 重算(基于拼接 equity_curve/daily_returns),与 Rust 单段 metrics 语义对齐但独立实现,并加测试锁定两者在单段场景数值一致。
  • 边界去重语义:热启动首个 bar 的 equity 点可能与上阶段快照点时间戳相同,upsert_timestamped_value(Rust 侧已有 upsert 语义)提示"同戳取后者"。Python 合并沿用"同戳保留后一阶段值"。
  • positions 连续性:分阶段的持仓快照本身连续(热启动恢复了 portfolio),拼接即可;去重同戳。

2.5 落地顺序(已完成)

  1. ✅ merge_results + MergedResult(python/akquant/backtest/merge.py):曲线/orders/trades/executions/positions 拼接去重(纯 pandas)。
  2. ✅ Python metrics 核心子集重算(_compute_core_metrics)+ 与单段完整回测的 golden 一致性测试(total_return_pct/end_market_value approx 对齐)。
  3. ✅ 退市合约清理(依据 instrument snapshot expiry_date)。
  4. ✅ 时间重叠→ValueError;边界同戳去重(保留后段)。
  5. ✅ 导出(akquant.merge_results / akquant.MergedResult)+ .pyi 存根。
  6. ✅ 文档:热启动专题(zh+en)补"多阶段结果合并"小节 + reference/api.md 签名 + 测试 tests/test_merge_results.py(9 例)。

metrics 范围决策:全部 60 项指标由 Rust 引擎在完整回测中计算,无"从权益曲线算指标"的可复用 #[pyfunction] 入口。在 Python 全量复刻 60 项风险大(口径漂移)、收益低。故只重算能从合并曲线+交易明细无歧义推导的核心子集,口径对齐 src/analysis/result.rs(sharpe 用日收益算术均值×dpy、drawdown 用 cummax 峰值回撤、calmar=年化/最大回撤);其余字段访问时抛 AttributeError 并提示去单段 BacktestResult 读取。

3. API 命名演进:热启动 → checkpoint / resume(破坏性更新)

3.1 问题:一个名字扛了两种语义

调研主流框架后确认,AKQuant 的"热启动"存在概念混淆——它借用了 warm-up 的词,做的却是 checkpoint-resume 的事:

语义 做的事 LEAN NautilusTrader
A. 指标预热(warm-up) 开跑前喂历史数据填满滚动窗口/指标,让策略起手即 IsReady SetWarmUp(period) / IsWarmingUp history bootstrap(catalog 喂数据)
B. 状态续跑(checkpoint/resume) 保存引擎+策略完整状态(持仓/现金/订单/风控),从断点继续跑下一段 无内建(靠外部编排) State Persistence & Recovery(Cache + Event Sourcing)

run_warm_start 本质是 B,却叫了 A 的名,还顺带做了一点 A(_bootstrap_incremental_indicators)。一个函数扛两种语义,正是用户困惑与 #282 边角问题(滑点漏配、钩子累加器误判)的温床。

参考出处:LEAN Warm Up Periods、NautilusTrader State Persistence and Recovery、NautilusTrader Event Sourcing。

3.2 提案:直接重命名(不保留别名)

业界 B 语义的标准词是 checkpoint / resume。本 RFC 采破坏性更新,不保留 deprecated 别名(避免长期双名维护与文档歧义):

现名 新名 语义归位
run_warm_start() run_from_checkpoint() B:从断点续跑
save_snapshot() save_checkpoint() B:落盘断点(现实现就是 checkpoint,非只读 snapshot)
checkpoint.warm_start() checkpoint.load_checkpoint() B:恢复引擎+策略
warm_up / warmup_period / history_depth / infer_warmup_period 不变 A:指标预热,语义本就正确,保持独立

命名优先级(B 场景):resume / checkpoint restore 优于 warm start——后者与 warm-up 天然混淆,新命名不再沿用。

3.3 迁移面(已勘定)

去除 __pycache__ 后的真实引用面:

  • 代码:python/akquant/__init__.py(__all__ 导出 4 处)、backtest/engine.py、backtest/__init__.py + .pyi、checkpoint.py、backtest/result.py;测试 tests/test_strategy_extras.py。
  • 示例(4 个):examples/21_warm_start_demo.py、22_strategy_runtime_config_demo.py、56_functional_warm_start_demo.py、57_functional_multi_slot_warm_start_demo.py——仅改内部 API 符号,文件名保留(避免级联改动 tests/test_examples_regression.py 的硬编码路径与 done_* 哨兵、README、doc 链接);按约定逐个实跑 exit 0。
  • 文档(zh+en):批量替换 API 符号;warm_start.md 专题页文件名保留(改名会级联 mkdocs nav 与全部内链),仅更新正文。reference/api.md 签名同步。

3.4 checkpoint 契约化(顺带根治"配置项漂移")

第 1 部分把配置塞进散装 dict 的 backtest_config 键,长期仍靠 snapshot.get(...) 逐项取,易漏。建议把 checkpoint 定义成显式 dataclass作为单一契约:

@dataclass
class Checkpoint:
    engine_state: bytes
    strategy: Any
    strategy_topology: dict
    resolved_config: dict        # 第 1 部分的 backtest_config,契约化
    snapshot_features: dict
    version: str
  • save_checkpoint / load_checkpoint 都引用此 dataclass,新增引擎配置只在一处加字段,结构上杜绝遗漏。
  • 版本校验:现有 version 字段仅记录、未校验。跨 AKQuant 版本恢复旧 checkpoint 时应显式告警/报错(schema 不兼容),而非静默行为漂移。
  • pickle 脆弱性:save_snapshot 直接 pickle 策略实例,遇不可 pickle 对象即抛(如 cannot pickle Order,调试时已撞到)。短期不上 Nautilus 式事件溯源,但应在 __getstate__ 更主动剔除运行时瞬态,并对残留累加器在文档提示 on_resume 重置(#282 第 1、2 点误判来源)。

3.5 落地顺序

  1. Rust 无关,纯 Python 重命名 + .pyi 同步 + __all__ 更新。
  2. checkpoint dataclass 契约化 + 版本校验。
  3. 示例/文档批量改名并实跑。
  4. __engine_rule_version__ 无需动(行为不变,仅 API 名变);发版说明标注破坏性变更。

4. 三部分关系

第 1 部分(配置持久化,已实现)、第 2 部分(result 合并)、第 3 部分(API 重命名)互相正交,可独立发版。建议顺序:第 1(已完成)→ 第 3(破坏性,趁早合并进下一个 major)→ 第 2(体验增强,随时跟进)。滑点最小热修已落地,不阻塞任何一部分。

5. 风险与开放问题

  • 快照体积:backtest_config 是小 dict,可忽略。
  • 配置项漂移:未来新增引擎配置需同步进 backtest_config 白名单——建议以 resolved_config dataclass 为单一定义点,save_snapshot/run_warm_start 都引用它,减少再次遗漏。
  • metrics 双实现:Python 重算与 Rust 单段实现的一致性需 golden 级测试守护,否则合并 metrics 与单段 metrics 口径漂移。
  • 开放问题:merge_results 是否需要支持非连续时间段(跳空)?建议首版要求时间递增、允许 gap,不允许重叠段(重叠报错)。