python中描述符的学习

什么是描述符

描述符是Python新式类的关键点之一，它为对象属性提供强大的API，你可以认为描述符是表示对象属性的一个代理。当需要属性时，可根据你遇到的情况，通过描述符进行访问他（摘自Python核心编程）。

实例解析

  • 使用类方法创建描述符

就是将某种特殊类型的类的实例指派给另一个类的属性(注意：这里是类属性，而不是对象属性)。而这种特殊类型的类就是实现了__get__，__set__,__delete__的新式类(即继承object)。

__get__(self, object, type)                  # 用于得到一个属性的值
__set__(self, obj, val)                      # 用于为一个属性赋值
__delete__(self, obj)                        # 删除某个属性时被调用，但很少用到

其中只实现了__set__()方法的被当做方法描述符，或者是非数据描述符。那些同时实现了__set__()和__get__()方法的类被称作数据描述符。

首先定义一个数据描述符类

# coding=utf-8
class Descriptor(object):
    def __init__(self, value):
        self.value = value

    def __get__(self, instance, owner):
        print "访问属性"
        return self.value

    def __set__(self, instance, value):
        print "设置属性值"
        self.value = value

再来定义一个调用数据描述符的类

class Myclass(object):
    desc = Descriptor(5)

if __name__ == '__main__':
    print Myclass.desc

访问结果为：

访问属性
5

发现访问Myclass的desc属性时，调用了描述符的__get__()方法。这就达到了描述符的作用（可以改变对象属性的访问）。

调用原理：对于类属性描述符，如果解析器发现属性x是一个描述符的话，在内部通过type.__getattribute__()（访问属性时无条件调用，最先调用），它能把Class.x转换成Class.__dict__[‘x’].__get__(None, Class)来访问

上面把描述符定义成了类属性，那我们要把他定义成对象属性会有什么样的异同呢？

# coding=utf-8
class Descriptor(object):
    def __init__(self, value):
        self.value = value

    def __get__(self, instance, owner):
        print "访问属性"
        return self.value

    def __set__(self, instance, value):
        print "设置属性值"
        self.value = value


class Myclass(object):
    def __init__(self):
        self.desc = Descriptor(5)

if __name__ == '__main__':
    myclass = Myclass()
    print myclass.desc

输出结果为：

<__main__.Descriptor object at 0x0000000002DFAC18>

并没有像我们预期的那样调用__get__()方法，只是说他是Descriptor的一个对象。

这是因为当访问实例描述符对象时，obj.__getattribute__()会将myclass.desc转换为type(myclass).__dict__['desc'].__get__(myclass, type(myclass))，即到类属性中去寻找desc，并调用他的__get__()方法。而Myclass类中没有desc属性，所以无法访调用到__get__方法.
描述符是一个类属性，必须定义在类的层次上, 而不能单纯的定义为对象属性。

那么当定义类属性描述符对象和实例属性名字相同时，会有什么样的效果呢？

# coding=utf-8
class Descriptor(object):
    def __init__(self, value):
        self.value = value

    def __get__(self, instance, owner):
        print "访问属性"
        return self.value

    def __set__(self, instance, value):
        print "设置属性值"
        self.value = value


class Myclass(object):
    desc = Descriptor(5)

    def __init__(self, desc):
        self.desc = desc     # 与类属性同名的属性

if __name__ == '__main__':
    myclass = Myclass(3)
    print myclass.desc

运行结果如下：

设置属性值
访问属性
3

可以看出初始化时访问了描述符的__set__()方法，访问属性值时访问了描述符的__get__()方法。这样为什么又调用描述符的方法了呢？
为了解释这个问题，我们要先说一下在python中访问一个属性的优先级，如下：

  • 类属性
  • 数据描述符
  • 实例属性
  • 非数据描述符
  • 默认为getattr()（找不到的情况下）

然后我们打印出上面代码类和实例的属性列表：

if __name__ == '__main__':
    myclass = Myclass(3)
    print "instance:  ", myclass.__dict__
    print "Class:    ", Myclass.__dict__

结果如下：

instance:   {}
Class:     {'__module__': '__main__', '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Myclass' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Myclass' objects>, '__doc__': None, '__init__': <function __init__ at 0x00000000030F9438>, 'desc': <__main__.Descriptor object at 0x00000000030E8B70>}

可以发现实例对象的属性中并没有desc，而相反，类属性中却有它。这是为什么呢？

按照上面的属性访问优先级的理论，数据描述符 > 实例属性。当python发现实例对象的字典中有与定义的描述符有相同名字的对象时，描述符优先，会覆盖掉实例属性。python会改写默认的行为，去调用描述符的方法来代替。

我们来验证一下上面的理论，优先级实例属性 > 非数据描述符。首先我们定义一下非数据描述符（只有__get__()方法）

# coding=utf-8
class Descriptor(object):
    def __init__(self, value):
        self.value = value

    def __get__(self, instance, owner):
        print "访问属性"
        return self.value

    # def __set__(self, instance, value):
    #     print "设置属性值"
    #     self.value = value


class Myclass(object):
    desc = Descriptor(5)

    def __init__(self, desc):
        self.desc = desc     # 与类属性同名的属性

if __name__ == '__main__':
    myclass = Myclass(3)
    print myclass.desc
    print "instance:  ", myclass.__dict__
    print "Class:    ", Myclass.__dict__

运行一下：

3
instance:   {'desc': 3}
Class:     {'__module__': '__main__', '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Myclass' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Myclass' objects>, '__doc__': None, '__init__': <function __init__ at 0x0000000002E393C8>, 'desc': <__main__.Descriptor object at 0x0000000002E28B00>}

可以看出，这种情况下访问实例属性，并没有调用描述符的__get__()方法。而是调用了本身的属性。可以看出理论是正确的。

  • 使用属性类型创建描述符

属性是一种有用的特殊类型的描述符。他们是用来处理所有对实例属性的访问，其工作方法和前面说过的描述符类似。通过使用 property()，可以轻松地为任意属性创建可用的描述符。

property内建函数有四个参数：property(fget=None, fset=None, fdel=None, doc=None)。

fget：属性获取方法
fset：属性设置方法
fdel：属性删除方法
doc：文档描述

来看一下实现：

class PropertyDesc(object):
    def __init__(self):
        self._name = ''

    def fget(self):
        print "Getting: %s" % self._name
        return self._name
    
    def fset(self, value):
        print "Setting: %s" % value
        self._name = value

    def fdel(self):
        print "Deleting: %s" %self._name
        del self._name
    name = property(fget, fset, fdel, "I'm the property.")
if __name__ == '__main__':
    pro = PropertyDesc()
    pro.name = "haha"
    print pro.name
    del pro.name

结果如下：

Setting: haha
Getting: haha
haha
Deleting: haha

这样实现描述符，虽然简单。但属性多的话就造成代码臃肿不堪。

  • 使用属性修饰符创建描述符
class PropertyDesc(object):
    def __init__(self):
        self._name = ''

    @property
    def name(self):
        print "Getting: %s" % self._name
        return self._name

    @name.setter
    def name(self, value):
        print "Setting: %s" % value
        self._name = value

    @name.deleter
    def name(self):
        print "Deleting: %s" %self._name
        del self._name

if __name__ == '__main__':
    pro = PropertyDesc()
    pro.name = "haha"
    print pro.name
    del pro.name

运行结果如下：

Setting: haha
Getting: haha
haha
Deleting: haha

看，代码运行如初。具体原理就不再赘述。可以打印出PropertyDesc类和实例pro的属性列表进行思考。

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