一、描述符定义
描述符是一种类，我们把实现了__get__()、__set__()和__delete__()中的其中任意一种方法的类称之为描述符。
描述符的作用是用来代理一个类的属性，需要注意的是描述符不能定义在被使用类的构造函数中，只能定义为类的属性，它只属于类的，不属于实例，我们可以通过查看实例和类的字典来确认这一点。
描述符是实现大部分Python类特性中最底层的数据结构的实现手段，我们常使用的@classmethod、@staticmethd、@property、甚至是__slots__等属性都是通过描述符来实现的。它是很多高级库和框架的重要工具之一，是使用到装饰器或者元类的大型框架中的一个非常重要组件。
如下示例一个描述符及引用描述符类的代码：
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class Descriptors: def __init__(self, key, value_type): self.key = key self.value_type = value_type def __get__(self, instance, owner): print("===> 执行Descriptors的 get") return instance.__dict__[self.key] def __set__(self, instance, value): print("===> 执行Descriptors的 set") if not isinstance(value, self.value_type): raise TypeError("参数%s必须为%s" % (self.key, self.value_type)) instance.__dict__[self.key] = value def __delete__(self, instance): print("===> 执行Descriptors的delete") instance.__dict__.pop(self.key) class Person: name = Descriptors("name", str) age = Descriptors("age", int) def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age person = Person("xu", 15)print(person.__dict__)person.nameperson.name = "xu-1"print(person.__dict__)# 结果：# ===> 执行Descriptors的 set# ===> 执行Descriptors的 set# {'name': 'xu', 'age': 15}# ===> 执行Descriptors的 get# ===> 执行Descriptors的 set# {'name': 'xu-1', 'age': 15} |
其中，Descriptors类就是一个描述符，Person是使用描述符的类。
类的__dict__属性是类的一个内置属性，类的静态函数、类函数、普通函数、全局变量以及一些内置的属性都是放在类__dict__里。
在输出描述符的变量时，会调用描述符中的__get__方法，在设置描述符变量时，会调用描述符中的__set__方法。
二、描述符的种类和优先级
描述符分为数据描述符和非数据描述符。
至少实现了内置__set__()和__get__()方法的描述符称为数据描述符；实现了除__set__()以外的方法的描述符称为非数据描述符。
描述符的优先级的高低顺序：类属性 > 数据描述符 > 实例属性 > 非数据描述符 > 找不到的属性触发__getattr__()。
在上述“描述符定义”章节的例子中，实例person的属性优先级低于数据描述符Descriptors，所以在赋值或获取值过程中，均调用了描述符的方法。
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class Descriptors: def __get__(self, instance, owner): print("===> 执行 Descriptors get") def __set__(self, instance, value): print("===> 执行 Descriptors set") def __delete__(self, instance): print("===> 执行 Descriptors delete") class University: name = Descriptors() def __init__(self, name): self.name = name |
类属性 > 数据描述符
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# 类属性 > 数据描述符# 在调用类属性时，原来字典中的数据描述法被覆盖为 XX-XXprint(University.__dict__) # {..., 'name': <__main__.Descriptors object at 0x7ff8c0eda278>,} University.name = "XX-XX"print(University.__dict__) # {..., 'name': 'XX-XX',} |
数据描述符 > 实例属性
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# 数据描述符 > 实例属性# 调用时会现在实例里面找，找不到name属性，到类里面找，在类的字典里面找到 'name': <__main__.Descriptors object at 0x7fce16180a58># 初始化时调用 Descriptors 的 __set__； un.name 调用 __get__print(University.__dict__)un = University("xx-xx")un.name# 结果：# {..., 'name': <__main__.Descriptors object at 0x7ff8c0eda278>,}# ===> 执行 Descriptors set# ===> 执行 Descriptors get |
下面是测试 实例属性、 非数据描述符、__getattr__ 使用代码
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class Descriptors: def __get__(self, instance, owner): print("===>2 执行 Descriptors get") class University: name = Descriptors() def __init__(self, name): self.name = name def __getattr__(self, item): print("---> 查找 item = {}".format(item)) |
实例属性 > 非数据描述符
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# 实例属性 > 非数据描述符# 在创建实例的时候，会在属性字典中添加 name，后面调用 un2.name 访问，都是访问实例字典中的 nameun2 = University("xu2")print(un2.name) # xu 并没有调用到 Descriptors 的 __get__print(un2.__dict__) # {'name': 'xu2'}un2.name = "xu-2"print(un2.__dict__) # {'name': 'xu-2'} |
非数据描述符 > 找不到的属性触发__getattr__
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# 非数据描述符 > 找不到的属性触发__getattr__# 找不到 name1 使用 __getattr__un3 = University("xu3")print(un3.name1) # ---> 查找 item = name1 |
三、描述符的应用
使用描述符检验数据类型
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class Typed: def __init__(self, key, type): self.key = key self.type = type def __get__(self, instance, owner): print("---> get 方法") # print("instance = {}, owner = {}".format(instance, owner)) return instance.__dict__[self.key] def __set__(self, instance, value): print("---> set 方法") # print("instance = {}, value = {}".format(instance, value)) if not isinstance(value, self.type): # print("设置name的值不是字符串： type = {}".format(type(value))) # return raise TypeError("设置{}的值不是{},当前传入数据的类型是{}".format(self.key, self.type, type(value))) instance.__dict__[self.key] = value def __delete__(self, instance): print("---> delete 方法") # print("instance = {}".format(instance)) instance.__dict__.pop(self.key) class Person: name = Typed("name", str) age = Typed("age", int) def __init__(self, name, age, salary): self.name = name self.age = age self.salary = salary p1 = Person("xu", 99, 100.0)print(p1.__dict__)p1.name = "XU1"print(p1.__dict__)del p1.nameprint(p1.__dict__)# 结果：# ---> set 方法# ---> set 方法# {'name': 'xu', 'age': 99, 'salary': 100.0}# ---> set 方法# {'name': 'XU1', 'age': 99, 'salary': 100.0}# ---> delete 方法# {'age': 99, 'salary': 100.0} |
四、描述符 + 类装饰器 （给 Person类添加类属性）
类装饰器，道理和函数装饰器一样
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def Typed(**kwargs): def deco(obj): for k, v in kwargs.items(): setattr(obj, k, v) return obj return deco @Typed(x=1, y=2) # 1、Typed(x=1, y=2) ==> deco 2、@deco ==> Foo = deco(Foo)class Foo: pass # 通过类装饰器给类添加属性print(Foo.__dict__) # {......, 'x': 1, 'y': 2}print(Foo.x) |
使用描述符和类装饰器给 Person类添加类属性
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"""描述符 + 类装饰器"""class Typed: def __init__(self, key, type): self.key = key self.type = type def __get__(self, instance, owner): print("---> get 方法") # print("instance = {}, owner = {}".format(instance, owner)) return instance.__dict__[self.key] def __set__(self, instance, value): print("---> set 方法") # print("instance = {}, value = {}".format(instance, value)) if not isinstance(value, self.type): # print("设置name的值不是字符串： type = {}".format(type(value))) # return raise TypeError("设置{}的值不是{},当前传入数据的类型是{}".format(self.key, self.type, type(value))) instance.__dict__[self.key] = value def __delete__(self, instance): print("---> delete 方法") # print("instance = {}".format(instance)) instance.__dict__.pop(self.key) def deco(**kwargs): def wrapper(obj): for k, v in kwargs.items(): setattr(obj, k, Typed(k, v)) return obj return wrapper @deco(name=str, age=int)class Person: # name = Typed("name", str) # age = Typed("age", int) def __init__(self, name, age, salary): self.name = name self.age = age self.salary = salary p1 = Person("xu", 99, 100.0)print(Person.__dict__)print(p1.__dict__)p1.name = "XU1"print(p1.__dict__)del p1.nameprint(p1.__dict__)# 结果：# ---> set 方法# ---> set 方法# {..., 'name': <__main__.Typed object at 0x7f3d79729dd8>, 'age': <__main__.Typed object at 0x7f3d79729e48>}# {'name': 'xu', 'age': 99, 'salary': 100.0}# ---> set 方法# {'name': 'XU1', 'age': 99, 'salary': 100.0}# ---> delete 方法# {'age': 99, 'salary': 100.0} |
五、利用描述符自定义 @property
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class Lazyproperty: def __init__(self, func): self.func = func def __get__(self, instance, owner): print("===> Lazypropertt.__get__ 参数: instance = {}, owner = {}".format(instance, owner)) if instance is None: return self res = self.func(instance) setattr(instance, self.func.__name__, res) return self.func(instance) # def __set__(self, instance, value): # pass class Room: def __init__(self, name, width, height): self.name = name self.width = width self.height = height # @property # area=property(area) @Lazyproperty # # area=Lazyproperty(area) def area(self): return self.width * self.height # @property 测试代码# r = Room("房间", 2, 3)# print(Room.__dict__) # {..., 'area': <property object at 0x7f8b42de5ea8>,}# print(r.area) # 6 # r2 = Room("房间2", 2, 3)# print(r2.__dict__) # {'name': '房间2', 'width': 2, 'height': 3}# print(r2.area) # print(Room.area) # <__main__.Lazyproperty object at 0x7faabd589a58> r3 = Room("房间3", 2, 3)print(r3.area)print(r3.area)# 结果（只计算一次）：# ===> Lazypropertt.__get__ 参数: instance = <__main__.Room object at 0x7fd98e3757b8>, owner = <class '__main__.Room'># 6# 6 |
六、property 补充
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class Foo: @property def A(self): print("===> get A") @A.setter def A(self, val): print("===> set A, val = {}".format(val)) @A.deleter def A(self): print("===> del A") f = Foo()f.A # ===> get Af.A = "a" # ===> set A, val = adel f.A # ===> del A class Foo: def get_A(self): print("===> get_A") def set_A(self, val): print("===> set_A, val = {}".format(val)) def del_A(self): print("===> del_A") A = property(get_A, set_A, del_A) f = Foo()f.A # ===> get_Af.A = "a" # ===> set_A, val = adel f.A # ===> del_A |
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