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Python 中的描述符

为了部落发布于 2017-10-18 10:48查看:8312回复:2

     描述符

        描述符是Python 2.2 版本中引进来的新概念。描述符一般用于实现对象系统的底层功能, 包括绑定和非绑定方法、类方法、静态方法特特性等。关于描述符的概念,官方并没有明确的定义,可以在网上查阅相关资料。这里我从自己的认识谈一些想法,如有不当之处还请包涵。

        在前面我们了解了对象属性访问和行为控制的一些特殊方法,例如__getattribute____getattr____setattr____delattr__。以我的理解来看,这些方法应当具有属性的”普适性”,可以用于属性查找、设置、删除的一般方法,也就是说所有的属性都可以使用这些方法实现属性的查找、设置、删除等操作。但是,这并不能很好地实现对某个具体属性的访问控制行为。例如,上例中假如要实现dog.age属性的类型设置(只能是整数),如果单单去修改__setattr__方法满足它,那这个方法便有可能不能支持其他的属性设置。

        在类中设置属性的控制行为不能很好地解决问题,Python给出的方案是:__getattribute____getattr____setattr____delattr__等方法用来实现属性查找、设置、删除的一般逻辑,而对属性的控制行为就由属性对象来控制。这里单独抽离出来一个属性对象,在属性对象中定义这个属性的查找、设置、删除行为。这个属性对象就是描述符。

        描述符对象一般是作为其他类对象的属性而存在。在其内部定义了三个方法用来实现属性对象的查找、设置、删除行为。这三个方法分别是:

        get(self, instance, owner):定义当试图取出描述符的值时的行为。

        set(self, instance, value):定义当描述符的值改变时的行为。

        delete(self, instance):定义当描述符的值被删除时的行为。

        其中:instance为把描述符对象作为属性的对象实例;
owner为instance的类对象。

        以下以官方的一个例子进行说明:

image.png

        以上定义了两个类。其中RevealAccess类的实例是作为MyClass类属性x的值存在的。而且RevealAccess类定义了__get____set__方法,它是一个描述符对象。注意,描述符对象的__get____set__方法中使用了诸如self.valself.val = val等语句,这些语句会调用__getattribute____setattr__等方法,这也说明了__getattribute____setattr__等方法在控制访问对象属性上的一般性(一般性是指对于所有属性它们的控制行为一致),以及__get____set__等方法在控制访问对象属性上的特殊性(特殊性是指它针对某个特定属性可以定义不同的行为)。

        以下进行验证:

image.png

        上面的例子对描述符进行了一定的解释,不过对描述符还需要更进一步的探讨和分析,这个工作先留待以后继续进行。

        最后,还需要注意一点:描述符有数据描述符和非数据描述符之分。

        只要至少实现__get____set____delete__方法中的一个就可以认为是描述符;

        只实现__get__方法的对象是非数据描述符,意味着在初始化之后它们只能被读取;

        同时实现__get____set__的对象是数据描述符,意味着这种属性是可读写的。


     属性访问的优先规则

        在以上的讨论中,我们一直回避着一个问题,那就是属性访问时的优先规则。我们了解到,属性一般都在__dict__中存储,但是在访问属性时,在对象属性、类属型、基类属性中以怎样的规则来查询属性呢?以下对Python中属性访问的规则进行分析。

        由上述的分析可知,属性访问的入口点是__getattribute__方法。它的实现中定义了Python中属性访问的优先规则。Python官方文档中对__getattribute__的底层实现有相关的介绍,本文暂时只是讨论属性查找的规则,相关规则可见下图:

image.png

        上图是查找b.x这样一个属性的过程。在这里要对此图进行简单的介绍:

        查找属性的第一步是搜索基类列表,即type(b).__mro__,直到找到该属性的第一个定义,并将该属性的值赋值给descr

        判断descr的类型。它的类型可分为数据描述符、非数据描述符、普通属性、未找到等类型。若descr为数据描述符,则调用desc.__get__(b, type(b)),并将结果返回,结束执行。否则进行下一步;

        如果descr为非数据描述符、普通属性、未找到等类型,则查找实例b的实例属性,即b.__dict__。如果找到,则将结果返回,结束执行。否则进行下一步;

        如果在b.__dict__未找到相关属性,则重新回到descr值的判断上。

                1,若descr为非数据描述符,则调用desc.__get__(b, type(b)),并将结果返回,结束执行;

                2,若descr为普通属性,直接返回结果并结束执行;

                3,若descr为空(未找到),则最终抛出 AttributeError 异常,结束查找。


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