python学习笔记6.5-类中描述符的使用

描述符(Descriptor)就是以特殊方法get(), set(), delete()的形式实现了三个核心的属性访问操作(set,get,delete)的类。这些方法接受类实例作为输入来工作。之后,底层的实例字典会根据需要适当的进行调整。 要使用一个描述符,首先要创建一个描述符类,然后把描述符的实例放在类的定义中作为类变量来使用。事例如下:

#Descriptor attribute for an integer TYPE-checked attribute
class Integer:
    def __init__(self,name):
        self.name = name

    def __get__(self,instance,cls):
        if instance is None:
            return self
        else:
            return instance.__dict__[self.name]

    def __set__(self,instance,value):
        if not isinstance(value,int):
            raise TypeError('Expected an int')
        instance.__dict__[self.name] = value

    def __delete__(self,instance):
        del instance.__dict__[self.name]

class Point:
    x = Integer('x')  #must be a class variable
    y = Integer('y')
    def __init__(self,x,y):
        self.x = x
        self.y = y

p = Point(2,3)  
print(p.x)
print(p.y)

p.x = 5
print(p.x)
p.x = 'r'
print(p.x)

打印输出:
 File "D:/home/WX/test_descriptor.py", line 33, in <module>
2
3
5
Traceback (most recent call last):
    p.x = 'r'
  File "D:/home/WX/test_descriptor.py", line 14, in __set__
    raise TypeError('Expected an int')
TypeError: Expected an int

每一个描述符方法都会接受被操作的实例作为输入。要执行所请求的操作,底层的实例字典(即dict属性)会根据需要进行适当的调整。描述符的self.name属性会保存字典的键值,通过这些键可以找到储存在实例字典中的实例数据。(这就是python描述符运行机制,不好理解,但一定要多读去记住,很快就会理解)

对于大多数python类的特性,描述符都提供了底层的魔法,包括@classmethod、 @staticmethod、@property 甚至是slot()。

通过定义一个描述符,我们可以在很底层的情况下捕获关键的实例操作(get,set,delete),并且可以完全自定义这些操作行为。灵活运用操作符,会让程序变得更加简洁易懂。 关于操作符,我们必须有正确的理解,它们必须在类的层次上定义,不能根据实例来产生(很重要)。下面的代码无法工作:

class Point:
    def __init__(self,x,y):
        self.x = Integer('x')
        self.y = Integer('y')

另外,在我们的例子中看到,get()方法实现也复杂一些,因为实例变量和类变量是有区别的。如果以类变量的形式访问描述符,参数instance应该设为None。 这种情况下,标准的做法就是简单的返回描述符实例本身。 描述符常常作为一个组件出现在大型的编程框架中,其中还会涉及装饰器或者元类。正因为如此,对于描述符的使用可能隐藏很深,几乎看不到痕迹。例如:

#descriptor for a type_checked attribute
class Typed:
    def __init__(self,name,expected_type):
        self.name = name
        self.expected_type = expected_type

    def __get__(self, instance, cls):
        if instance is None:
            return self
        else:
            return instance.__dict__[self.name]

    def __set__(self,instance,value):
        if not isinstance(value,self.expected_type):
            raise TypeError('Expected' + str(self.expected_type))
        instance.__dict__[self.name] = value

    def __delete__(self, instance):
        del instance.__dict__[self.name]

#Class decorator that applies it to selected attribute
def typeassert(**kwargs):
    def decorate(cls):
        for name,expected_type in kwargs.items():
            #Attach a typed descripor to the class
            setattr(cls,name,Typed(name,expected_type))
        return cls
    return decorate
#Example use
@typeassert(name=str, shares=int, price=float)
class Stock:
    def __init__(self,name,shares,price):
        self.name = name
        self.shares = shares
        self.price = price

a = Stock('libai',5,5.4)
a.name = 3

打印输出:
Traceback (most recent call last):
  File "D:/home/WX/test_descriptor.py", line 61, in <module>
    a.name = 3
  File "D:/home/WX/test_descriptor.py", line 38, in __set__
    raise TypeError('Expected' + str(self.expected_type))
TypeError: Expected<class 'str'>

最后,应该强调的是:如果只想访问某个特定的类中的一种属性,并且做一些自定义处理,那么最好不要编写描述符来实现。对于这样的任务,使用@property函数更加简单。针对于大量重用的代码的情况下,使用描述符更加有用(例如,我们需要在自己的代码中大量使用描述符提供的功能,或者将其作为库来使用)

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