Python中__get__, __getattr__, __getattribute__的区别及延迟初始化

本节知识点

　　1、__get__, __getattr__, __getattribute__的区别

　　2、__getattr__巧妙应用

　　3、延迟初始化(lazy property)

1、__get__, __getattr__, __getattribute__的区别

obj.__getattribute__(self, name)

在实例访问属性的时候无条件被调用。如果class中定义了__getattr__()，__getattr__()也不会被调用，除非显示的调用或者没有访问到属性引发AttributeError异常

obj.__getattr__(self, name)

当一般位置找不到属性时，会调用__getattr__()返回一个值，如果不存在__getattr__()方法则会引发AttributeError异常。

obj.__get__(self, instance, owner)

如果类定义了它，则这个类可以被称为descriptor(描述符)，owner是所有者的类，instance是访问descriptor的实例，如果不是通过实例访问，而是通过类访问的画，instance则为None。

descriptor的实例自己访问自己是不会触发__get__，而会触发__call__，只有descriptor作为其它类的属性才有意义。

类里面是默认不会提供__get__()方法的

class C:
    a = 'abc'

    def __getattribute__(self, *args, **kwargs):
        print("__getattribute__() is called")
        # print(1, object.__getattribute__(self, *args, **kwargs))
        return object.__getattribute__(self, *args, **kwargs)

    def __getattr__(self, name):
        print("__getattr__() is called")
        return name + " from getattr"

    def __get__(self, instance, owner):
        print("__get__() is called", instance, owner)  # instance 是访问desciptor的实例
        return self

    def foo(self, x):
        print(x)

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        print('__call__() is called', args, kwargs)


class C2:
    d = C()


if __name__ == '__main__':
    c = C()
    c2 = C2()
    print(c.a)  # 1、__getattribute__() is called 2、abc  先调用__getattribute__()方法，然后获取属性
    print(c.zzzzzzzz)  # 1、__getattribute__() is called 2、__getattr__() is called 3、zzzzzzzz from getattr
    print(c2.d)  # d是C类的实例，而C因为存在__get__()方法，而变成描述符，访问文件描述符的实例的时候，默认应该是不走__getattribute__方法，所以也就更不可能调用到__getattr__()方法
    # 1、__get__() is called 2、C2 object 3、C2 4、d指向的实例C object
    print('//////////////////////////////////')
    print(c2.d.a)  # 同上面一样会先获取d，走__get__()方法，然后获取a属性的时候又会走__getattribute__
    # 1、__get__() is called 2、C2 object 3、C2 4、__getattribute__ 5、abc
    print('..................................')
    print(c2.d.b)  # 继续上面的逻辑，是描述符，到获取b属性，没有找到走__getattr__()方法返回
    # 1、__get__() is called 2、C2 object 3、C2 4、__getattribute__ 5、__get__ 6、b from getattr
    print('----------------------------------')
    print(c())  # 实例本身调用是调用的call方法
    print('**********************************')
    print(c.c)  # 非文件描述符的还是老思路 getattribute==>getattr
    # 1、__getattribute__ 2、__getattr__ 3、c from getattr

参考：https://www.cnblogs.com/saolv/p/6890645.html 并做了简单修改

__getattr__应用 

根据上面的介绍大概可以发现__getattr__函数的作用

在进行属性查找事，如果在实例跟类上都查找失败的时候，就会走到__getattr__函数上，如果没有定义这个函数，就会抛出AttributeError异常。所以，这里大概我们可以人为__getattr__方法是属性查找的最后一个关卡。

示例1

很简单的示例，通过__getattr__像访问属性一样访问键值对

class ObjectDict(dict):
    def __init__(self, *args, **kwargs):
        super().__init__(*args, **kwargs)  # 继承父类dict的构造方法

    def __getattr__(self, name):
        value = self[name]  # self ==> {'asf': {'a': 1}, 'd': True}
        if isinstance(value, dict):
            value = ObjectDict(value)
        return value


if __name__ == '__main__':
    od = ObjectDict(asf={'a': 1}, d=True)  # 实例化对象od ==>  {'asf': {'a': 1}, 'd': True}
    print(od.asf)       # {'a': 1}
    print(od.asf.a)     # 1
    print(od.d)         # True

实例化对象od，通过.attribute的方式来获取key对应的value

示例2

class WidgetShowLazyLoad:
    def fetch_complex_attr(self, attrname):
        return attrname

    def __getattr__(self, name):
        if name not in self.__dict__:  # 没在__dict__字典内找到key
            self.__dict__[name] = self.fetch_complex_attr(name)  # 添加attribute键值对
        return self.__dict__[name]


if __name__ == '__main__':
    w = WidgetShowLazyLoad()
    print('before', w.__dict__)  # 刚开始实例化的时候，__dict__是空的字典
    w.lazy_loaded_attr  # 属性查找，没找到，调用__getattr__方法
    print('after', w.__dict__)  # {'lazy_loaded_attr': 'lazy_loaded_attr'}

结果：

before {}
after {'lazy_loaded_attr': 'lazy_loaded_attr'}

这里的核心，就是利用了__getattr__属性的机制，在查找不存在的属性的时候进行改写，动态懒加载出来一个字典。这个例子就是类实例的惰性初始化

示例3

import functools
class lazy_attribute:
    """ A property that caches itself to the class object. """
    def __init__(self, func):
        functools.update_wrapper(self, func, updated=[])
        self.getter = func  # complex_attr_may_not_need

    def __get__(self, obj, cls):  # 调用类本身， obj自身调用为空
        value = self.getter(cls)  # complex_attr_may_not_need(Widget)
        setattr(cls, self.__name__, value)  # self ==> complex_attr_may_not_need=lazy_attribute(complex_attr_may_not_need)
        # self 所以是lazy_attribute的对象，装饰器的原理就是complex_attr_may_not_need=lazy_attribute实例化对象，所以self.__name__就是complex_attr_may_not_need
        # {'complex_attr_may_not_need': 332833500}
        return value

class Widget:
    @lazy_attribute  # complex_attr_may_not_need=lazy_attribute(complex_attr_may_not_need)
    def complex_attr_may_not_need(clz):
        print('complex_attr_may_not_need is needed now')
        return sum(i*i for i in range(1000))

if __name__ == '__main__':
    print(Widget.__dict__.get('complex_attr_may_not_need'))  # <__main__.lazy_attribute object at 0x02B12450>
    Widget.complex_attr_may_not_need                        # complex_attr_may_not_need is needed now
    print(Widget.__dict__.get('complex_attr_may_not_need'))  # 332833500

上面的代码里面，用到了一个类装饰器，它的使用其实也还没没有离开装饰器的基础定义，被装饰的函数相当于

complex_attr_may_not_need=lazy_attribute(complex_attr_may_not_need)

这相当于实例化了这个函数，所以可以发现，__init__方法内有一个func参数。

functool.update_wrapper

使用update_wrapper(),从原始对象拷贝或加入现有对象

它可以把被封装函数的__name__、__module__、__doc__和 __dict__都复制到封装函数去

所以上述过程的执行流程可以理解为：

1、print(Widget.__dict__.get('complex_attr_may_not_need'))

此方法实际上是获取Wdiget方法的__dict__字典内的complex_attr_may_not_need的key，但是因为complex_attr_may_not_need这个方法被类装饰器lazy_attribute装饰(装饰器的本质，其实就是把被装饰的方法传进去)，所以此时的结果应该是指向lazy_attribute的实例化对象的。

2、Widget.complex_attr_may_not_need

首先需要注意的是，这个方法传入的参数complex_attr_may_not_need(clz)。类装饰器初始化的时候，传入了func就是被装饰的方法，并赋值给了实例属性getter，此时lazy_attribute里面有__get__()方法，所以lazy_attribute是一个描述符descriptor。因为是外部的Widget类调用的complex_attr_may_not_need方法，所以此时会先运训__get__方法。value = self.getter(cls)，其中self.getter=func即complex_attr_may_not_need方法，cls是调用的类本身即Widget，变成value = self.complex_attr_may_not_need(Widget)，执行此方法，打印出complex_attr_may_not_need is needed now，value=计算的和，并内部设置了Widget类的complex_attr_may_not_need对应的value为计算和。

3、print(Widget.__dict__.get('complex_attr_may_not_need'))

现在这一句就很好理解了，取值并打印。

关于setattr不理解可以看下下面随手写的案例

class Foo:

    def __init__(self):
        setattr(Foo, 'aaa', 'bbb')
    def aaa(self):
        return 'a'
f = Foo()
print(Foo.__dict__)

执行一次，再把f = Foo()注释掉执行一下，看看aaa的值就知道了。

实例4

class adaptee:
    def foo(self):
        print('foo in adaptee')

    def bar(self):
        print('bar in adaptee')

class adapter:
    def __init__(self):
        self.adaptee = adaptee()

    def foo(self):
        print('foo in adapter')
        self.adaptee.foo()

    def __getattr__(self, name):
        return getattr(self.adaptee, name)


if __name__ == '__main__':
    a = adapter()
    a.foo()  # 1、foo in adapter 2、foo in adaptee
    a.bar()  # 1、bar in adaptee

执行a.foo()应该是没什么问题的，顺序执行而已，但是在执行a.bar()的时候，因为adapter里面没有此属性，所以会走到最后一道关卡__getattr__方法，所以就很好理解了。

__getattr__使得实现adapter wrapper模式非常容易，我们都知道“组合优于继承”，__getattr__实现的adapter就是以组合的形式。

实例5

class AlgoImpA:
    def __init__(self):
        self.obj_attr = 'obj_attr in AlgoImpA'

    def foo(self):
        print('foo in AlgoImpA')

    def bar(self):
        print('bar in AlgoImpA')


class AlgoImpB(object):
    def __init__(self):
        self.obj_attr = 'obj_attr in AlgoImpB'

    def foo(self):
        print('foo in AlgoImpB')

    def bar(self):
        print('bar in AlgoImpB')


class Algo:
    def __init__(self):
        self.imp_a = AlgoImpA()
        self.imp_b = AlgoImpB()
        self.cur_imp = self.imp_a

    def switch_imp(self):
        if self.cur_imp == self.imp_a:
            self.cur_imp = self.imp_b
        else:
            self.cur_imp = self.imp_a

    def __str__(self):
        return 'Algo with imp %s' % str(self.cur_imp)

    def __getattr__(self, name):
        return getattr(self.cur_imp, name)


if __name__ == '__main__':
    algo = Algo()  # imp_a

    print(algo)  # Algo with imp IMPA
    print(algo.obj_attr)  # obj_attr in AlgoImpA
    algo.foo()  # foo in AlgoImpA

    algo.switch_imp()

    print(algo)  # Algo with imp IMPB
    print(algo.obj_attr)  # obj_attr in AlgoImpB
    algo.bar()  # bar in AlgoImpB

 3、延迟初始化(lazy property)

概念

Python对象的延迟初始化是指，当它第一次被创建时才进行初始化，或者保存第一次创建的结果，然后每次调用的时候直接返回结果。

延迟初始化主要是用于提高性能，避免浪费计算，并减少程序的内存需求。

property

首先，再来回顾下property的用法，property可以将属性的访问转变成方法的调用

class Circle(object):
    def __init__(self, radius):
        self.radius = radius

    @property
    def area(self):
        return 3.14 * self.radius ** 2


c = Circle(4)
print(c.radius)
print(c.area)

area被定义成一个方法的形式，但是加上@property后，可以直接用c.area来调用，当成属性访问。

但这样写面临的一个问题就是，每次调用c.are都会去计算一次，浪费cpu，怎么养才能只计算一次呢？这就是延迟初始化lazy property

lazy property

这里，我们趁热打铁，使用文件描述符来来实现。

class lazy(object):
    def __init__(self, func):
        self.func = func

    def __get__(self, instance, cls):
        val = self.func(instance)
        setattr(instance, self.func.__name__, val)
        return val


class Circle(object):
    def __init__(self, radius):
        self.radius = radius

    @lazy
    def area(self):
        print('evalute')
        return 3.14 * self.radius ** 2

c = Circle(4)
print(c.radius)
print(c.area)
print(c.area)

结果：

4
evalute
50.24
50.24

可以发现evalute只输出一次。在lazy类里面，因为定义了__get__()方法，所以它是一个描述符。当第一次执行c.are时，python解释器会先从_c._ditc__中查找，没有找到就会去Circle.__dict__中进行查找，这个时候因为area被定义为描述符，所以调用__get__方法。

上面已经铺垫过def __get__(self, instance, cls)里面三个参数的代表什么，所以很明了val = self.func(instance) ，是执行了area方法，并返回结果，最后setattr完成了赋值操作。这样相当于设置c.__dict__['area']=val。

当我们再次调用c.area时，直接从c.__dict__中进行查找，这时就会直接返回之前计算好的值了。

这里再提供另一种方法

def lazy_property(func):
    attr_name = "_lazy_" + func.__name__

    @property
    def _lazy_property(self):
        if not hasattr(self, attr_name):
            setattr(self, attr_name, func(self))
        return getattr(self, attr_name)

    return _lazy_property


class Circle(object):
    def __init__(self, radius):
        self.radius = radius

    @lazy_property
    def area(self):
        print('evalute')
        return 3.14 * self.radius ** 2
c = Circle(4)
print("before first visit")
print(c.__dict__  )
c.area
print("after first visit")
print(c.__dict__)

结果：

before first visit
{'radius': 4}
evalute
after first visit
{'radius': 4, '_lazy_area': 50.24}

表示，其实楼主也还是不太懂，等看明白了再来注解。

参考自http://python.jobbole.com/85553/