90 % 的 Python 开发者不知道的描述符应用
好吧,我承认我标题党了。但是这篇文章的知识点,你有极大的可能并不知道。
前段时间,我写了一篇描述符的入门级文章,从那些文章里你知道了如何定义描述符,且明白了描述符是如何工作的。
如果你还未学习,可以点击这里进行阅读:Python为什么要使用描述符
正常人所见过的描述符的用法就是上篇文章提到的那些,我想说的是那只是描述符协议最常见的应用之一,或许你还不知道,其实有很多 Python 的特性的底层实现机制都是基于 描述符协议
的,比如我们熟悉的@property
、@classmethod
、@staticmethod
和 super
等。
这些装饰器方法,你绝对熟悉得不得了,但是今天并不是要讲他们的用法,而是要讲是如何自己通过 纯Python 实现这些特性。
先来说说 property
吧。
有了第一篇的基础,我们知道了 property 的基本用法。这里我直接切入主题,从第一篇的例子里精简了一下。
class Student:def __init__(self, name):self.name = name @propertydef math(self):return self._math @math.setterdef math(self, value):if 0 <= value <= 100:self._math = valueelse:raise ValueError("Valid value must be in [0, 100]")
复制代码
不防再简单回顾一下它的用法,通过property装饰的函数,如例子中的 math 会变成 Student 实例的属性。而对 math 属性赋值会进入 使用 math.setter
装饰函数的逻辑代码块。
为什么说 property 底层是基于描述符协议的呢?通过 PyCharm 点击进入 property 的源码,很可惜,只是一份类似文档一样的伪源码,并没有其具体的实现逻辑。
不过,从这份伪源码的魔法函数结构组成,可以大体知道其实现逻辑。
这里我自己通过模仿其函数结构,结合「描述符协议」来自己实现类 property
特性。
代码如下:
class TestProperty(object):def __init__(self, fget=None, fset=None, fdel=None, doc=None):self.fget = fgetself.fset = fsetself.fdel = fdelself.__doc__ = docdef __get__(self, obj, objtype=None):print("in __get__")if obj is None:return selfif self.fget is None:raise AttributeErrorreturn self.fget(obj)def __set__(self, obj, value):print("in __set__")if self.fset is None:raise AttributeErrorself.fset(obj, value)def __delete__(self, obj):print("in __delete__")if self.fdel is None:raise AttributeErrorself.fdel(obj)def getter(self, fget):print("in getter")return type(self)(fget, self.fset, self.fdel, self.__doc__)def setter(self, fset):print("in setter")return type(self)(self.fget, fset, self.fdel, self.__doc__)def deleter(self, fdel):print("in deleter")return type(self)(self.fget, self.fset, fdel, self.__doc__)
复制代码
然后 Student 类,我们也相应改成如下
class Student:def __init__(self, name):self.name = name# 其实只有这里改变
@TestPropertydef math(self):return self._math @math.setterdef math(self, value):if 0 <= value <= 100:self._math = valueelse:raise ValueError("Valid value must be in [0, 100]")
复制代码
为了尽量让你少产生一点疑惑,我这里做两点说明:
使用
TestProperty
装饰后,math
不再是一个函数,而是TestProperty
类的一个实例。所以第二个math函数可以使用math.setter
来装饰,本质是调用TestProperty.setter
来产生一个新的TestProperty
实例赋值给第二个math
。第一个
math
和第二个math
是两个不同TestProperty
实例。但他们都属于同一个描述符类(TestProperty),当对 math 对于赋值时,就会进入TestProperty.__set__
,当对math 进行取值里,就会进入TestProperty.__get__
。仔细一看,其实最终访问的还是Student实例的_math
属性。
说了这么多,还是运行一下,更加直观一点。
# 运行后,会直接打印这一行,这是在实例化 TestProperty 并赋值给第二个math
in setter
>>>
>>> s1.math = 90
in __set__
>>> s1.math
in __get__
90
复制代码
对于以上理解 property
的运行原理有困难的同学,请务必参照我上面写的两点说明。如有其他疑问,可以加微信与我进行探讨。
1.17.4 基于描述符如何实现staticmethod
说完了 property
,这里再来讲讲 @classmethod
和 @staticmethod
的实现原理。
我这里定义了一个类,用了两种方式来实现静态方法。
class Test:
@staticmethoddef myfunc():print("hello")# 上下两种写法等价class Test:def myfunc():print("hello")# 重点:这就是描述符的体现myfunc = staticmethod(myfunc)
复制代码
这两种写法是等价的,就好像在 property
一样,其实以下两种写法也是等价的。
@TestProperty
def math(self):return self._mathmath = TestProperty(fget=math)
复制代码
话题还是转回到 staticmethod
这边来吧。
由上面的注释,可以看出 staticmethod
其实就相当于一个描述符类,而myfunc
在此刻变成了一个描述符。关于 staticmethod
的实现,你可以参照下面这段我自己写的代码,加以理解。
调用这个方法可以知道,每调用一次,它都会经过描述符类的 __get__
。
>>> Test.myfunc()
in staticmethod __get__
hello
>>> Test().myfunc()
in staticmethod __get__
hello
复制代码
1.17.4 基于描述符如何实现classmethod
同样的 classmethod
也是一样。
class classmethod(object):def __init__(self, f):self.f = fdef __get__(self, instance, owner=None):print("in classmethod __get__")def newfunc(*args):return self.f(owner, *args)return newfuncclass Test:def myfunc(cls):print("hello")# 重点:这就是描述符的体现myfunc = classmethod(myfunc)
复制代码
验证结果如下
>>> Test.myfunc()
in classmethod __get__
hello
>>> Test().myfunc()
in classmethod __get__
hello
复制代码
讲完了 property
、staticmethod
和classmethod
与 描述符的关系。我想你应该对描述符在 Python 中的应用有了更深的理解。对于 super 的实现原理,就交由你来自己完成。
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