Python描述符 (descriptor) 详解

摘要:
python描述符是一个“绑定行为”的对象属性,在描述符协议中,它可以通过方法重写属性的访问。而这种特殊类型的类就是实现了__get__,__set__,__delete__的新式类。1classTest:2cls_val=13def__init__:4self.ins_val=10567˃˃˃t=Test()8˃˃˃Test.__dict__9mappingproxy10˃˃˃t.__dict__11{'ins_val':10}1213˃˃˃type==X14True1516#更改实例t的属性cls_val,只是新增了该属性,并不影响类Test的属性cls_val17˃˃˃t.cls_val=2018˃˃˃t.__dict__19{'ins_val':10,'cls_val':20}20˃˃˃Test.__dict__21mappingproxy2223#更改了类Test的属性cls_val的值,由于事先增加了实例t的cls_val属性,因此不会改变实例的cls_val值24˃˃˃Test.cls_val=3025˃˃˃t.__dict__26{'ins_val':10,'cls_val':20}27˃˃˃Test.__dict__28mappingproxy从以上代码可以看出,实例t的属性并不包含cls_val,cls_val是属于类Test的。

1、什么是描述符?

python描述符是一个“绑定行为”的对象属性,在描述符协议中,它可以通过方法重写属性的访问。这些方法有 __get__(), __set__(), 和__delete__()。如果这些方法中的任何一个被定义在一个对象中,这个对象就是一个描述符。

描述符,用一句话来说,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)。

2、讲解描述符前,先看一下属性:__dict__ (每个对象均具备该属性)

作用:字典类型,存放本对象的属性,key(键)即为属性名,value(值)即为属性的值,形式为{attr_key : attr_value}

对象属性的访问顺序:

①.实例属性

②.类属性

③.父类属性

④.__getattr__()方法

以上顺序,切记切记!

复制代码
 1 class Test(object):
 2     cls_val = 1
 3     def __init__(self):
 4         self.ins_val = 10
 5 
 6         
 7 >>> t=Test()
 8 >>> Test.__dict__
 9 mappingproxy({'__module__': '__main__', 'cls_val': 1, '__init__': <function Test.__init__ at 0x0000000002E35D08>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Test' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Test' objects>, '__doc__': None})
10 >>> t.__dict__
11 {'ins_val': 10}
12 
13 >>> type(x)==X
14 True
15 
16 #更改实例t的属性cls_val,只是新增了该属性,并不影响类Test的属性cls_val
17 >>> t.cls_val = 20
18 >>> t.__dict__
19 {'ins_val': 10, 'cls_val': 20}
20 >>> Test.__dict__
21 mappingproxy({'__module__': '__main__', 'cls_val': 1, '__init__': <function Test.__init__ at 0x0000000002E35D08>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Test' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Test' objects>, '__doc__': None})
22 
23 #更改了类Test的属性cls_val的值,由于事先增加了实例t的cls_val属性,因此不会改变实例的cls_val值(井水不犯河水)
24 >>> Test.cls_val = 30
25 >>> t.__dict__
26 {'ins_val': 10, 'cls_val': 20}
27 >>> Test.__dict__
28 mappingproxy({'__module__': '__main__', 'cls_val': 30, '__init__': <function Test.__init__ at 0x0000000002E35D08>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Test' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Test' objects>, '__doc__': None})
复制代码

从以上代码可以看出,实例t的属性并不包含cls_val,cls_val是属于类Test的。

3、魔法方法:__get__(), __set__(), __delete__()

方法的原型为:

① __get__(self, instance, owner)

② __set__(self, instance, value)

③ __del__(self, instance)

那么以上的 self, instance owner到底指社么呢?莫急莫急,听我慢慢道来!

首先我们先看一段代码:

复制代码
 1 #代码 1
 2 
 3 class Desc(object):
 4     
 5     def __get__(self, instance, owner):
 6         print("__get__...")
 7         print("self : 		", self)
 8         print("instance : 	", instance)
 9         print("owner : 	", owner)
10         print('='*40, "
")
11         
12     def __set__(self, instance, value):
13         print('__set__...')
14         print("self : 		", self)
15         print("instance : 	", instance)
16         print("value : 	", value)
17         print('='*40, "
")
18 
19 
20 class TestDesc(object):
21     x = Desc()
22 
23 #以下为测试代码
24 t = TestDesc()
25 t.x
26 
27 #以下为输出信息:
28 
29 __get__...
30 self :          <__main__.Desc object at 0x0000000002B0B828>
31 instance :      <__main__.TestDesc object at 0x0000000002B0BA20>
32 owner :      <class '__main__.TestDesc'>
33 ======================================== 
复制代码

可以看到,实例化类TestDesc后,调用对象t访问其属性x,会自动调用类Desc的 __get__方法,由输出信息可以看出:

① self: Desc的实例对象,其实就是TestDesc的属性x

② instance: TestDesc的实例对象,其实就是t

③ owner: 即谁拥有这些东西,当然是 TestDesc这个类,它是最高统治者,其他的一些都是包含在它的内部或者由它生出来的

到此,我可以揭开小小的谜底了,其实,Desc类就是是一个描述符(描述符是一个类哦),为啥呢?因为类Desc定义了方法 __get__, __set__.

所以,某个类,只要是内部定义了方法 __get__, __set__, __delete__ 中的一个或多个,就可以称为描述符(^_^,简单吧)

说到这里,我们的任务还远远没有完成,还存在很多很多的疑点?

问题1. 为什么访问 t.x的时候,会直接去调用描述符的 __get__() 方法呢?

答:t为实例,访问t.x时,根据常规顺序,

首先:访问Owner的__getattribute__()方法(其实就是 TestDesc.__getattribute__()),访问实例属性,发现没有,然后去访问父类TestDesc,找到了!

其次:判断属性 x 为一个描述符,此时,它就会做一些变动了,将 TestDesc.x 转化为 TestDesc.__dict__['x'].__get__(None, TestDesc) 来访问

然后:进入类Desc的 __get__()方法,进行相应的操作

问题2. 从上面 代码1 我们看到了,描述符的对象 x 其实是类 TestDesc 的类属性,那么可不可以把它变成实例属性呢?

答:我说了你不算,你说了也不算,解释器说了算,看看解释器怎么说的。

复制代码
 1 #代码 2
 2 
 3 class Desc(object):
 4     def __init__(self, name):
 5         self.name = name
 6     
 7     def __get__(self, instance, owner):
 8         print("__get__...")
 9         print('name = ',self.name) 
10         print('='*40, "
")
11 
12 class TestDesc(object):
13     x = Desc('x')
14     def __init__(self):
15         self.y = Desc('y')
16 
17 #以下为测试代码
18 t = TestDesc()
19 t.x
20 t.y
21 
22 #以下为输出结果:
23 __get__...
24 name =  x
25 ======================================== 
复制代码

咦,为啥没打印 t.y 的信息呢?

因为没有访问 __get__() 方法啊,哈哈,那么为啥没有访问 __get__() 方法呢?(问题真多)

因为调用 t.y 时刻,首先会去调用TestDesc(即Owner)的 __getattribute__() 方法,该方法将 t.y 转化为TestDesc.__dict__['y'].__get__(t, TestDesc), 但是呢,实际上 TestDesc 并没有 y这个属性,y 是属于实例对象的,所以,只能忽略了。

问题3. 如果 类属性的描述符对象 和 实例属性描述符的对象 同名时,咋整?

答:还是让解释器来解释一下吧。

复制代码
 1 #代码 3
 2 
 3 class Desc(object):
 4     def __init__(self, name):
 5         self.name = name
 6         print("__init__(): name = ",self.name)
 7         
 8     def __get__(self, instance, owner):
 9         print("__get__() ...")
10         return self.name
11 
12     def __set__(self, instance, value):
13         self.value = value
14         
15 class TestDesc(object):
16     _x = Desc('x')
17     def __init__(self, x):
18         self._x = x
19 
20 
21 #以下为测试代码
22 t = TestDesc(10)
23 t._x
24 
25 #输入结果
26 __init__(): name =  x
27 __get__() ...
复制代码

不对啊,按照惯例,t._x 会去调用 __getattribute__() 方法,然后找到了 实例t 的 _x 属性就结束了,为啥还去调用了描述符的 __get__() 方法呢?

这就牵扯到了一个查找顺序问题:当Python解释器发现实例对象的字典中,有与描述符同名的属性时,描述符优先,会覆盖掉实例属性。

不信?来看一下 字典 :

复制代码
1 >>> t.__dict__
2 {}
3 
4 >>> TestDesc.__dict__
5 mappingproxy({'__module__': '__main__', '_x': <__main__.Desc object at 0x0000000002B0BA20>, '__init__': <function TestDesc.__init__ at 0x0000000002BC59D8>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'TestDesc' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'TestDesc' objects>, '__doc__': None})
复制代码

怎么样,没骗你吧?我这人老好了,从来不骗人!

我们再将 代码3 改进一下, 删除 __set__() 方法试试看会发生什么情况?

复制代码
 1 #代码 4
 2 
 3 class Desc(object):
 4     def __init__(self, name):
 5         self.name = name
 6         print("__init__(): name = ",self.name)
 7         
 8     def __get__(self, instance, owner):
 9         print("__get__() ...")
10         return self.name
11         
12 class TestDesc(object):
13     _x = Desc('x')
14     def __init__(self, x):
15         self._x = x
16 
17 
18 #以下为测试代码
19 t = TestDesc(10)
20 t._x
21 
22 #以下为输出:
23 __init__(): name =  x
复制代码

我屮艸芔茻,咋回事啊?怎么木有去 调用 __get__() 方法?

其实,还是 属性 查找优先级惹的祸,只是定义一个 __get__() 方法,为非数据描述符,优先级低于实力属性的!!

问题4. 什么是数据描述符,什么是非数据描述符?

答:一个类,如果只定义了 __get__() 方法,而没有定义 __set__(), __delete__() 方法,则认为是非数据描述符; 反之,则成为数据描述符

问题5. 天天提属性查询优先级,就不能总结一下吗?

答:好的好的,客官稍等!

① __getattribute__(), 无条件调用

② 数据描述符:由 ① 触发调用 (若人为的重载了该 __getattribute__() 方法,可能会调职无法调用描述符)

③ 实例对象的字典(若与描述符对象同名,会被覆盖哦)

④ 类的字典

⑤ 非数据描述符

⑥ 父类的字典

⑦ __getattr__() 方法

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