在Python中,访问一个属性的优先级顺序按照如下顺序:
1:类属性
2:数据描述符
3:实例属性
4:非数据描述符
5:__getattr__()方法 这个方法的完整定义如下所示:
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def __getattr( self ,attr) : #attr是self的一个属性名 pass ; |
先来阐述下什么叫数据描述符。
数据描述符是指实现了__get__,__set__,__del__方法的类属性(由于Python中,一切皆是对象,所以你不妨把所有的属性也看成是对象)
PS:个人觉得这里最好把数据描述符等效于定义了__get__,__set__,__del__三个方法的接口。
__get__,__set__,__del__
阐述下这三个方法:
__get__的标准定义是__get__(self,obj,type=None),它非常接近于JavaBean的get
第一个函数是调用它的实例,obj是指去访问属性所在的方法,最后一个type是一个可选参数,通常为None(这个有待于进一步的研究)
例如给定类X和实例x,调用x.foo,等效于调用:
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type (x).__dict__[ 'foo' ].__get__(x, type (x)) |
调用X.foo,等效于调用:
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type (x).__dict__[ 'foo' ].__get__( None , type (x)) |
第二个函数__set__的标准定义是__set__(self,obj,val),它非常接近于JavaBean的set方法,其中最后一个参数是要赋予的值
第三个函数__del__的标准定义是__del__(self,obj),它非常接近Java中Object的Finailize()方法,指Python在回收这个垃圾对象时所调用到的析构函数,只是这个函数永远不会抛出异常。因为这个对象已经没有引用指向它,抛出异常没有任何意义。
优先级
接下来,我们来一一比较这些优先级.
首先来看类属性
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class A( object ): foo = 1.3 ; print str (A.__dict__); |
输出:
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{ '__dict__' : <attribute '__dict__' of 'A' objects>, '__module__' : '__main__' , 'foo' : 1.3 , '__weakref__' : <attribute '__weakref__' of 'A' objects>, '__doc__' : None } |
从上图可以看出foo属性在类的__dict__属性里,所以这里用A.foo可以直接找到。这里我们先跨过数据描述符,直接来看实例属性.
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class A( object ): foo = 1.3 ; a = A(); print a.foo; a.foo = 15 ; print a.foo; |
这里a.foo先输出1.3后输出15,不是说类属性的优先级比实例属性的优先级高吗?按理a.foo应该不变才对?其实,这里只是一个假象,真正的原因在于这里将a.foo这个引用对象,不妨将其理解为可以指向任意数据类型的指针,指向了15这个int对象。
不信,可以继续看:
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class A( object ): foo = 1.3 ; a = A(); print a.foo; a.foo = 15 ; print a.foo; del a.foo; print a.foo; |
这次在输出1.3,15后最后一次又一次的输出了1.3,原因在于a.foo最后一次又按照优先级顺序直接找到了类属性A.foo
描述器与对象属性
OOP的理论中,类的成员变量包括属性和方法。那么在Python里什么是属性?修改上面的PythonSite类如下:
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class PythonSite( object ): webframework = WebFramework() version = 0.01 def __init__( self , site): self .site = site |
这里增加了一个version的类属性,以及一个实例属性site。分别查看一下类和实例对象的属性:
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In [ 1 ]: pysite = PythonSite( 'ghost' ) In [ 2 ]: vars (PythonSite).items() Out[ 2 ]: [( '__module__' , '__main__' ), ( 'version' , 0.01 ), ( '__dict__' , <attribute '__dict__' of 'PythonSite' objects>), ( 'webframework' , <__main__.WebFramework at 0x10d55be90 >), ( '__weakref__' , <attribute '__weakref__' of 'PythonSite' objects>), ( '__doc__' , None ), ( '__init__' , <function __main__.__init__>)] In [ 3 ]: vars (pysite) Out[ 3 ]: { 'site' : 'ghost' } In [ 4 ]: PythonSite.__dict__ Out[ 4 ]: <dictproxy { '__dict__' : <attribute '__dict__' of 'PythonSite' objects>, '__doc__' : None , '__init__' : <function __main__.__init__>, '__module__' : '__main__' , '__weakref__' : <attribute '__weakref__' of 'PythonSite' objects>, 'version' : 0.01 , 'webframework' : <__main__.WebFramework at 0x10d55be90 >}> |
vars方法用于查看对象的属性,等价于对象的__dict__内容。从上面的显示结果,可以看到类PythonSite和实例pysite的属性差别在于前者有 webframework,version两个属性,以及 __init__方法,后者仅有一个site属性。
类与实例的属性
类属性可以使用对象和类访问,多个实例对象共享一个类变量。但是只有类才能修改。
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In [ 6 ]: pysite1 = PythonSite( 'ghost' ) In [ 7 ]: pysite2 = PythonSite( 'admin' ) In [ 8 ]: PythonSite.version Out[ 8 ]: 0.01 In [ 9 ]: pysite1.version Out[ 9 ]: 0.01 In [ 10 ]: pysite2.version Out[ 10 ]: 0.01 In [ 11 ]: pysite1.version is pysite2.version Out[ 11 ]: True In [ 12 ]: pysite1.version = 'pysite1' In [ 13 ]: vars (pysite1) Out[ 13 ]: { 'site' : 'ghost' , 'version' : 'pysite1' } In [ 14 ]: vars (pysite2) Out[ 14 ]: { 'site' : 'admin' } In [ 15 ]: PythonSite.version = 0.02 In [ 16 ]: pysite1.version Out[ 16 ]: 'pysite1' In [ 17 ]: pysite2.version Out[ 17 ]: 0.02 |
正如上面的代码显示,两个实例对象都可以访问version类属性,并且是同一个类属性。当pysite1修改了version,实际上是给自己添加了一个version属性。类属性并没有被改变。当PythonSite改变了version属性的时候,pysite2的该属性也对应被改变。
属性访问的原理与描述器
知道了属性访问的结果。这个结果都是基于Python的描述器实现的。通常,类或者实例通过.操作符访问属性。例如pysite1.site和pysite1.version的访问。先访问对象的__dict__,如果没有再访问类(或父类,元类除外)的__dict__。如果最后这个__dict__的对象是一个描述器,则会调用描述器的__get__方法。
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In [ 21 ]: pysite1.site Out[ 21 ]: 'ghost' In [ 22 ]: pysite1.__dict__[ 'site' ] Out[ 22 ]: 'ghost' In [ 23 ]: pysite2.version Out[ 23 ]: 0.02 In [ 24 ]: pysite2.__dict__[ 'version' ] - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - KeyError Traceback (most recent call last) <ipython - input - 24 - 73ef6aeba259 > in <module>() - - - - > 1 pysite2.__dict__[ 'version' ] KeyError: 'version' In [ 25 ]: type (pysite2).__dict__[ 'version' ] Out[ 25 ]: 0.02 In [ 32 ]: type (pysite1).__dict__[ 'webframework' ] Out[ 32 ]: <__main__.WebFramework at 0x103426e90 > In [ 38 ]: type (pysite1).__dict__[ 'webframework' ].__get__( None , PythonSite) Out[ 38 ]: 'Flask' |
实例方法,类方法,静态方法与描述器
调用描述器的时候,实际上会调用object.__getattribute__()。这取决于调用描述其器的是对象还是类,如果是对象obj.x,则会调用type(obj).__dict__['x'].__get__(obj, type(obj))。如果是类,class.x, 则会调用type(class).__dict__['x'].__get__(None, type(class)。
这样说还是比较抽象,下面来分析Python的方法,静态方法和类方法。把PythonSite重构一下:
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class PythonSite( object ): webframework = WebFramework() version = 0.01 def __init__( self , site): self .site = site def get_site( self ): return self .site @classmethod def get_version( cls ): return cls .version @staticmethod def find_version(): return PythonSite.version |
类方法,@classmethod装饰器
先看类方法,类方法使用@classmethod装饰器定义。经过该装饰器的方法是一个描述器。类和实例都可以调用类方法:
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In [ 1 ]: ps = PythonSite( 'ghost' ) In [ 2 ]: ps.get_version Out[ 2 ]: <bound method type .get_version of < class '__main__.PythonSite' >> In [ 3 ]: ps.get_version() Out[ 3 ]: 0.01 In [ 4 ]: PythonSite.get_version Out[ 4 ]: <bound method type .get_version of < class '__main__.PythonSite' >> In [ 5 ]: PythonSite.get_version() Out[ 5 ]: 0.01 |
get_version 是一个bound方法。下面再看下ps.get_version这个调用,会先查找它·的__dict__是否有get_version这个属性,如果没有,则查找其类。
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In [ 6 ]: vars (ps) Out[ 6 ]: { 'site' : 'ghost' } In [ 7 ]: type (ps).__dict__[ 'get_version' ] Out[ 7 ]: < classmethod at 0x108952e18 > In [ 8 ]: type (ps).__dict__[ 'get_version' ].__get__(ps, type (ps)) Out[ 8 ]: <bound method type .get_version of < class '__main__.PythonSite' >> In [ 9 ]: type (ps).__dict__[ 'get_version' ].__get__(ps, type (ps)) = = ps.get_version Out[ 9 ]: True |
并且vars(ps)中,__dict__并没有get_version这个属性,依据描述器协议,将会调用type(ps).__dict__['get_version']描述器的__get__方法,因为ps是实例,因此object.__getattribute__()会这样调用__get__(obj, type(obj))。
现在再看类方法的调用:
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In [ 10 ]: PythonSite.__dict__[ 'get_version' ] Out[ 10 ]: < classmethod at 0x108952e18 > In [ 11 ]: PythonSite.__dict__[ 'get_version' ].__get__( None , PythonSite) Out[ 11 ]: <bound method type .get_version of < class '__main__.PythonSite' >> In [ 12 ]: PythonSite.__dict__[ 'get_version' ].__get__( None , PythonSite) = = PythonSite.get_version Out[ 12 ]: True |
因为这次调用get_version的是一个类对象,而不是实例对象,因此object.__getattribute__()会这样调用__get__(None, Class)。
静态方法,@staticmethod
实例和类也可以调用静态方法:
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In [ 13 ]: ps.find_version Out[ 13 ]: <function __main__.find_version> In [ 14 ]: ps.find_version() Out[ 14 ]: 0.01 In [ 15 ]: vars (ps) Out[ 15 ]: { 'site' : 'ghost' } In [ 16 ]: type (ps).__dict__[ 'find_version' ] Out[ 16 ]: < staticmethod at 0x108952d70 > In [ 17 ]: type (ps).__dict__[ 'find_version' ].__get__(ps, type (ps)) Out[ 17 ]: <function __main__.find_version> In [ 18 ]: type (ps).__dict__[ 'find_version' ].__get__(ps, type (ps)) = = ps.find_version Out[ 18 ]: True In [ 19 ]: PythonSite.find_version() Out[ 19 ]: 0.01 In [ 20 ]: PythonSite.find_version Out[ 20 ]: <function __main__.find_version> In [ 21 ]: type (ps).__dict__[ 'find_version' ].__get__( None , type (ps)) Out[ 21 ]: <function __main__.find_version> In [ 22 ]: type (ps).__dict__[ 'find_version' ].__get__( None , type (ps)) = = PythonSite.find_version Out[ 22 ]: True |
和类方法差别不大,他们的主要差别是在类方法内部的时候,类方法可以有cls的类引用,静态访问则没有,如果静态方法想使用类变量,只能硬编码类名。
实例方法
实例方法最为复杂,是专门属于实例的,使用类调用的时候,会是一个unbound方法。
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In [ 2 ]: ps.get_site Out[ 2 ]: <bound method PythonSite.get_site of <__main__.PythonSite object at 0x1054ae2d0 >> In [ 3 ]: ps.get_site() Out[ 3 ]: 'ghost' In [ 4 ]: type (ps).__dict__[ 'get_site' ] Out[ 4 ]: <function __main__.get_site> In [ 5 ]: type (ps).__dict__[ 'get_site' ].__get__(ps, type (ps)) Out[ 5 ]: <bound method PythonSite.get_site of <__main__.PythonSite object at 0x1054ae2d0 >> In [ 6 ]: type (ps).__dict__[ 'get_site' ].__get__(ps, type (ps)) = = ps.get_site Out[ 6 ]: True |
一切工作正常,实例方法也是类的一个属性,但是对于类,描述器使其变成了unbound方法:
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In [ 7 ]: PythonSite.get_site Out[ 7 ]: <unbound method PythonSite.get_site> In [ 8 ]: PythonSite.get_site() - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - TypeError Traceback (most recent call last) <ipython - input - 8 - 99c7d7607137 > in <module>() - - - - > 1 PythonSite.get_site() TypeError: unbound method get_site() must be called with PythonSite instance as first argument (got nothing instead) In [ 9 ]: PythonSite.get_site(ps) Out[ 9 ]: 'ghost' In [ 10 ]: PythonSite.__dict__[ 'get_site' ] Out[ 10 ]: <function __main__.get_site> In [ 11 ]: PythonSite.__dict__[ 'get_site' ].__get__( None , PythonSite) Out[ 11 ]: <unbound method PythonSite.get_site> In [ 12 ]: PythonSite.__dict__[ 'get_site' ].__get__( None , PythonSite) = = PythonSite.get_site Out[ 12 ]: True In [ 14 ]: PythonSite.__dict__[ 'get_site' ].__get__(ps, PythonSite) Out[ 14 ]: <bound method PythonSite.get_site of <__main__.PythonSite object at 0x1054ae2d0 >> In [ 15 ]: PythonSite.__dict__[ 'get_site' ].__get__(ps, PythonSite)() Out[ 15 ]: 'ghost' |
由此可见,类不能直接调用实例方法,除非在描述器手动绑定一个类实例。因为使用类对象调用描述器的时候,__get__的第一个参数是None,想要成功调用,需要把这个参数替换为实例ps,这个过程就是对方法的bound过程。
实例
按照之前的定义,一个实现了__get__,__set__,__del__的类都统称为数据描述符。我们来看下一个简单的例子.
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class simpleDescriptor( object ): def __get__( self ,obj, type = None ) : pass ; def __set__( self ,obj,val): pass ; def __del__( self ,obj): pass class A( object ): foo = simpleDescriptor(); print str (A.__dict__); print A.foo; a = A(); print a.foo; a.foo = 13 ; print a.foo; |
这里get,set,del方法体内容都略过,虽然简单,但也不失为一个数据描述符。让我们来看下它的输出:
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{ '__dict__' : <attribute '__dict__' of 'A' objects>, '__module__' : '__main__' , 'foo' : <__main__.simpleDescriptor object at 0x00C46930 >, '__weakref__' : <attribute '__weakref__' of 'A' objects>, '__doc__' : None } None None None |
从上图可以看出,尽管我们对a.foo赋值了,但其依然为None,原因就在于__get__方法什么都不返回。
为了更进一步的加深对数据描述符的理解,我们简单的作下改造.
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class simpleDescriptor( object ): def __init__( self ): self .result = None ; def __get__( self ,obj, type = None ) : return self .result - 10 ; def __set__( self ,obj,val): self .result = val + 3 ; print self .result; def __del__( self ,obj): pass class A( object ): foo = simpleDescriptor(); a = A(); a.foo = 13 ; print a.foo; |
打印的输出结果为:
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16 6 |
第一个16为我们在对a.foo赋值的时候,人为的将13加上3后作为foo的值,第二个6是我们在返回a.foo之前人为的将它减去了10。
所以我们可以猜测,常规的Python类在定义get,set方法的时候,如果无特殊需求,直接给对应的属性赋值或直接返回该属性值。如果自己定义类,并且继承object类的话,这几个方法都不用定义。
下面我们来看下实例属性和非数据描述符。
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class B( object ): foo = 1.3 ; b = B(); print b.__dict__ #print b.bar; b.bar = 13 ; print b.__dict__ print b.bar; |
输出结果为:
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{} {'bar': 13} 13 |
可见这里在实例b.__dict__里找到了bar属性,所以这次可以获取13了
那么什么是非数据描述符呢?简单的说,就是没有实现get,set,del三个方法的所有类
让我们任意看一个函数的描述:
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def hello(): pass print dir (hello) |
输出:
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['__call__', '__class__', '__delattr__', '__dict__', '__doc__', '__get__', '__getattribute__', '__hash__', '__init__', '__module__', '__name__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__str__', 'func_closure', 'func_code', 'func_defaults', 'func_dict', 'func_doc', 'func_globals', 'func_name'] |
从上面可以看出所有的函数都有get方法,但都没有set和del方法,所以所有的类成员函数都是非数据描述符。
看一个简单的例子:
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class simpleDescriptor( object ): def __get__( self ,obj, type = None ) : return 'get' , self ,obj, type ; class D( object ): foo = simpleDescriptor(); d = D(); print d.foo; d.foo = 15 ; print d.foo; |
输出:
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('get', <__main__.simpleDescriptor object at 0x00C46870>, <__main__.D object at 0x00C46890>, <class '__main__.D'>) 15 |
可以看出实例属性掩盖了非数据描述符。
最后看下__getatrr__方法。它的标准定义是:__getattr__(self,attr),其中attr是属性名
让我们来看一个简单的例子:
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class D( object ): def __getattr__( self ,attr): return attr; #return self.attr; d = D(); print d.foo, type (d.foo); d.foo = 15 ; print d.foo; |
输出:
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foo <type 'str'> 15 |
可以看的出来Python在实在找不到方法的时候,就会求助于__getattr__方法。
注意这里要避免无意识的递归,稍微改动下:
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class D( object ): def __getattr__( self ,attr): #return attr; return self .attr; d = D(); print d.foo, type (d.foo); d.foo = 15 ; print d.foo; |
这次会直接抛出堆栈溢出的异常,就像下面这样:
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RuntimeError: maximum recursion depth exceeded |