Python描述符 (descriptor) 详解

Python描述符 (descriptor) 详解

 

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。

　　以上为官方定义，纯粹为了装逼使用，一般人看这些定义都有一种问候祖先的冲动！

　　没关系，看完本文，你就会理解什么叫描述符了！

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！

class Test(object):
    cls_val = 1
    def __init__(self):
        self.ins_val = 10

        
>>> t=Test()
>>> Test.__dict__
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})
>>> t.__dict__
{'ins_val': 10}

>>> type(x)==X
True

#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
>>> t.cls_val = 20
>>> t.__dict__
{'ins_val': 10, 'cls_val': 20}
>>> Test.__dict__
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})

#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）
>>> Test.cls_val = 30
>>> t.__dict__
{'ins_val': 10, 'cls_val': 20}
>>> Test.__dict__
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})

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：

#代码 1

class Desc(object):
    
    def __get__(self, instance, owner):
        print("__get__...")
        print("self : 		", self)
        print("instance : 	", instance)
        print("owner : 	", owner)
        print('='*40, "
")
        
    def __set__(self, instance, value):
        print('__set__...')
        print("self : 		", self)
        print("instance : 	", instance)
        print("value : 	", value)
        print('='*40, "
")


class TestDesc(object):
    x = Desc()

#以下为测试代码
t = TestDesc()
t.x

#以下为输出信息：

__get__...
self :          <__main__.Desc object at 0x0000000002B0B828>
instance :      <__main__.TestDesc object at 0x0000000002B0BA20>
owner :      <class '__main__.TestDesc'>
======================================== 

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。

#代码 2

class Desc(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    
    def __get__(self, instance, owner):
        print("__get__...")
        print('name = ',self.name) 
        print('='*40, "
")

class TestDesc(object):
    x = Desc('x')
    def __init__(self):
        self.y = Desc('y')

#以下为测试代码
t = TestDesc()
t.x
t.y

#以下为输出结果：
__get__...
name =  x
======================================== 

　　　　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。

#代码 3

class Desc(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        print("__init__(): name = ",self.name)
        
    def __get__(self, instance, owner):
        print("__get__() ...")
        return self.name

    def __set__(self, instance, value):
        self.value = value
        
class TestDesc(object):
    _x = Desc('x')
    def __init__(self, x):
        self._x = x


#以下为测试代码
t = TestDesc(10)
t._x

#输入结果
__init__(): name =  x
__get__() ...

　　　　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 ：

>>> t.__dict__
{}

>>> TestDesc.__dict__
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})

　　　　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？

#代码 4

class Desc(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        print("__init__(): name = ",self.name)
        
    def __get__(self, instance, owner):
        print("__get__() ...")
        return self.name
        
class TestDesc(object):
    _x = Desc('x')
    def __init__(self, x):
        self._x = x


#以下为测试代码
t = TestDesc(10)
t._x

#以下为输出：
__init__(): name =  x

　　　　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