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詳解Python中的動態(tài)屬性和特性

 更新時間:2018年04月07日 15:39:51   作者:Hanwencheng  
本篇文章主要介紹了詳解Python中的動態(tài)屬性和特性,小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,也給大家做個參考。一起跟隨小編過來看看吧

導(dǎo)語:本文章記錄了本人在學(xué)習(xí)Python基礎(chǔ)之元編程篇的重點(diǎn)知識及個人心得,打算入門Python的朋友們可以來一起學(xué)習(xí)并交流。

一、利用動態(tài)屬性處理JSON數(shù)據(jù)源

屬性:在Python中,數(shù)據(jù)的屬性和處理數(shù)據(jù)的方法統(tǒng)稱屬性。

元編程:用元類進(jìn)行編程,元類→類→對象,元類比類更抽象,生成類的類。

1、使用動態(tài)屬性訪問JSON類數(shù)據(jù)

第一版:利用json.load(fp)審查數(shù)據(jù)

from urllib.request import urlopen
import warnings
import os
import json

URL = 'http://www.oreilly.com/pub/sc/osconfeed'
JSON = 'data/osconfeed.json'

def load():
  if not os.path.exists(JSON):
    msg = 'downloading {} to {}'.format(URL, JSON)
    warnings.warn(msg) #如果需要下載就發(fā)出提醒。
    with urlopen(URL) as remote, open(JSON, 'wb') as local: #在with語句中使用兩個上下文管理器分別用于讀取和保存遠(yuǎn)程文件。
      local.write(remote.read())
  with open(JSON) as fp:
    return json.load(fp)#json.load函數(shù)解析JSON文件,返回Python原生對象。

第二版:使用動態(tài)屬性訪問JSON類數(shù)據(jù)

第一版查閱深層數(shù)據(jù)的格式比較冗長,例如feed'Schedule'40,我們希望在讀取屬性上采用feed.Schedule.events[40].name這類方式來改進(jìn)。并且第二版的類能遞歸,自動處理嵌套的映射和列表。

from collections import abc

class FronenJSON():
  def __init__(self,mapping):
    self.__data=dict(mapping)#創(chuàng)建副本,同時確保處理的是字典。
    
  def __getattr__(self, name):#僅當(dāng)沒有指定名稱的屬性才調(diào)用__getattr__方法。
    if hasattr(self,name):
      return getattr(self.__data,name)
    else:
      return FronenJSON.build(self.__data[name])
  
  @classmethod  
  def __build__(cls,obj):
    if isinstance(obj,abc.Mapping):#判斷obj是否是映射。
      return cls(obj)#創(chuàng)建FrozenJSON對象。
    elif isinstance(obj,abc.MutableSequence):
      return [cls.build(item) for item in obj]#遞歸調(diào)用.build()方法,構(gòu)建一個列表。
    else:#既不是字典也不是列表,則返回元素本身。
      return obj

分析: FronenJSON類的關(guān)鍵是__getattr__方法。僅當(dāng)無法使用常規(guī)的方式獲取屬性(即在實例、類或超類中找不到指定的屬性),解釋器才會調(diào)用特殊的__getattr__方法。

2、處理無效屬性名

在Python中,由于關(guān)鍵字被保留,名稱為關(guān)鍵字的屬性是無效的。因此需要對第二版中的__init__進(jìn)行改進(jìn):

  def __init__(self,mapping):
    self.__data={}
    for key,value in mapping.items():
      if keyword.iskeyword(key):
        key+='_'#與Python關(guān)鍵字重復(fù)的key在尾部加上下劃線。
      self.__data[key]=value

3、使用特殊方法__new__

第三版:使用__new__構(gòu)造方法把一個類轉(zhuǎn)換成一個靈活的對象工廠函數(shù)。

from collections import abc

class FronenJSON():
  def __new__(cls, arg): # __new__是類方法,第一個參數(shù)是類本身cls。
    if isinstance(arg, abc.Mapping):
      return super().__new__(cls) #委托給超類object基類的__new__方法處理。
    elif isinstance(arg, abc.MutableSequence): # 余下方法與原先的build方法一致。
      return [cls(item) for item in arg]
    else:
      return arg
 
   def __init__(self,mapping):
    self.__data={}
    for key,value in mapping.items():
      if keyword.iskeyword(key):
        key+='_'
      self.__data[key]=value 

  def __getattr__(self, name):
    if hasattr(self,name):
      return getattr(self.__data,name)
    else:
      return FronenJSON(self.__data[name]) 

二、特性

1、類屬性、實例屬性、私有屬性與特性

類屬性:類屬性在__init__()外初始化,屬于類所有,所有實例共享一個屬性。
調(diào)用方法:類屬性在內(nèi)部用classname.類屬性名調(diào)用,外部既可以用classname.類屬性名又可以用instancename.類屬性名來調(diào)用。

實例屬性:實例屬性屬于各個實例所有,互不干擾。

私有屬性:

  1. 單下劃線_開頭:只是告訴別人這是私有屬性,外部依然可以訪問更改。
  2. 雙下劃線__開頭:外部不可通過instancename.propertyname來訪問或者更改,實際將其轉(zhuǎn)化為了_classname__propertyname。

特性:是用于管理實例屬性的類屬性。
特性用途:經(jīng)常用于把公開的屬性變成使用讀值方法和設(shè)值方法管理的屬性,且在不影響客戶端代碼的前提下實施業(yè)務(wù)規(guī)則。

注意:

  1. 不要對實例屬性和類屬性使用相同的名字。否則實例屬性會遮蓋類屬性,發(fā)生難以發(fā)現(xiàn)的錯誤。
  2. 實例屬性不會遮蓋類特性,但類特性會遮蓋實例屬性。

這是因為obj.attr不會從實例obj開始尋找attr,而是從obj.__class__開始;而且僅當(dāng)類中沒有名為attr的特性時,Python才會在實例中尋找attr。

簡言之,就遮蓋層級而言,類特性>實例屬性>類屬性。

2、使用特性驗證屬性

使用特性可以驗證實例屬性的有效性,同時能夠根據(jù)已知屬性和屬性之間的關(guān)系式調(diào)整其他屬性,避免硬編碼。
案例:假設(shè)某商店經(jīng)營堅果、雜糧等多種有機(jī)食物,每位顧客的訂單會包含店中的一系列商品,我們需要根據(jù)客戶的訂單計算出總價。

分析:我們不希望顧客訂單的商品重量為非正數(shù),需要借助@property裝飾器實現(xiàn)值的獲取與設(shè)置,從而驗證實例屬性的有效性。代碼如下:

class LineItem():
  def __init__(self,description,weight,price):
    self.description=description
    self.weight=weight
    self.price=price

  def subtotal(self):
    return self.weight*self.price

  @property#讀值。
  def weight(self):
    return self.__weight#真正的值存儲在私有屬性中。

  @weight.setter
  def weight(self,value):
    if value >0:
      self.__weight=value#有效值存入私有屬性中。
    else:
      raise ValueError('Value must be > 0')#對于無效的值拋出ValueError。

Tips:當(dāng)我們需要設(shè)置只讀屬性時,只使用@property,無需使用@func.setter。

原理解析:為了更好地理解@property裝飾器的原理,我們寫一版效果相同但沒使用裝飾器的代碼。

class LineItem:
  def __init__(self, description, weight, price):
    self.description = description
    self.weight = weight
    self.price = price

  def subtotal(self):
    return self.weight * self.price

  def get_weight(self): #普通讀值方法。
    return self.__weight

  def set_weight(self, value): #普通設(shè)值方法。
    if value > 0:
      self.__weight = value
    else:
      raise ValueError('value must be > 0')
  weight = property(get_weight, set_weight) #構(gòu)建property對象,賦值給公開的類特性。

property 構(gòu)造方法的完整簽名:

property(fget=None, fset=None, fdel=None, doc=None)

3、特性工廠函數(shù)

抽象定義特性的方式有兩種,一是使用特性工廠函數(shù),二是使用描述符類。
下面我們用特性工廠函數(shù)來完成上文中提到的訂單結(jié)算案例:

def quantity(storage_name): 

  def qty_getter(instance): # instance指的是要把屬性存儲其中的LineItem實例。
    return instance.__dict__[storage_name] # 引用閉包中的自由變量storage_name,值直接從instance.__dict__中獲取,以便跳過特性,防止無限遞歸。

  def qty_setter(instance, value): 
    if value > 0:
      instance.__dict__[storage_name] = value # 同理存儲,跳過特性。
    else:
      raise ValueError('value must be > 0')

  return property(qty_getter, qty_setter) # 構(gòu)建自定義特性對象并返回。

class LineItem:
  weight = quantity('weight') # 將自定義特性weight定義為類屬性。
  price = quantity('price') # 同上。

  def __init__(self, description, weight, price):
    self.description = description
    self.weight = weight # 此處特性已經(jīng)激活,可驗證值的有效性。
    self.price = price

  def subtotal(self):
    return self.weight * self.price # 此處利用特性獲取實例中存儲的值。

4、使用特性刪除屬性

class BlackKnight:
 def __init__(self):
   self.members = ['an arm', 'another arm',
           'a leg', 'another leg']
   self.phrases = ["'Tis but a scratch.",
           "It's just a flesh wound.",
           "I'm invincible!",
           "All right, we'll call it a draw."]

 @property
 def member(self):
   print('next member is:')
   return self.members[0]

 @member.deleter
 def member(self):
   text = 'BLACK KNIGHT (loses {})\n-- {}'
   print(text.format(self.members.pop(0), self.phrases.pop(0)))

刪除屬性只需在主程序中發(fā)出指令:del obj.attr

三、處理屬性的重要屬性和函數(shù)

1、特殊屬性

  • __class__:對象所屬類的引用(即obj.__class__和type(obj)的作用相同)。Python中的某些特殊方法比如 __getattr__,只在對象的類中尋找,而不在實例中尋找。
  • __dict__:一個映射,存儲對象或類的可寫屬性。
  • __slots__:類可以定義這個屬性,限制實例有哪些屬性。

2、內(nèi)置函數(shù)

  • dir([object]):列出對象的大多數(shù)屬性。
  • getattr(object,name[,default]):從object對象中獲取name字符串對應(yīng)的屬性。獲取的屬性可能來自對象所屬的類或超類。
  • hasattr(object,name):若object對象中存在指定的屬性,或者能以某種方式(如繼承)通過object對象獲取指定的屬性,返回True。
  • setattr(object,name,value):把object對象指定屬性的值設(shè)為value,前提是object對象能接受那個值。這個函數(shù)可能會創(chuàng)建一個新屬性,或者覆蓋現(xiàn)有的屬性。
  • var([object]):返回object對象的__dict__屬性。

3、特殊方法

  • __delattr__(self,name):只要使用del語句刪除屬性,就會調(diào)用這個方法。
  • __dir__(self):把對象傳給dir函數(shù)時調(diào)用,列出屬性。
  • __getattr__(self,name):僅當(dāng)獲取指定的屬性失敗,搜索過obj,Class和超類之后調(diào)用。
  • __getattribute__(self,name):嘗試獲取指定的屬性時總會調(diào)用這個方法。不過尋找的屬性是特殊屬性或特殊方法時除外。為了防止無限遞歸,__getattribute__方法的實現(xiàn)要使用super().__getattribute__(obj,name)。
  • __setattr__(self,name,value):嘗試設(shè)置指定的屬性時總會調(diào)用這個方法。點(diǎn)號和setattr內(nèi)置函數(shù)會觸發(fā)這個方法。

以上就是本文的全部內(nèi)容,希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。

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