Python對象的屬性訪問過程詳解
只想回答一個(gè)問題: 當(dāng)編譯器要讀取obj.field時(shí), 發(fā)生了什么?
看似簡單的屬性訪問, 其過程還蠻曲折的. 總共有以下幾個(gè)step:
1. 如果obj 本身(一個(gè)instance )有這個(gè)屬性, 返回. 如果沒有, 執(zhí)行 step 2
2. 如果obj 的class 有這個(gè)屬性, 返回. 如果沒有, 執(zhí)行step 3.
3. 如果在obj class 的父類有這個(gè)屬性, 返回. 如果沒有, 繼續(xù)執(zhí)行3, 直到訪問完所有的父類. 如果還是沒有, 執(zhí)行step 4.
4. 執(zhí)行obj.__getattr__方法.
通過以下代碼可以驗(yàn)證:
class A(object): a = 'a' class B(A): b = 'b' class C(B): class_field = 'class field' def __getattr__(self, f): print('Method {}.__getattr__ has been called.'.format( self.__class__.__name__)) return f c = C() print c.a print c.b print c.class_field print c.c
輸出:
a b class field Method C.__getattr__ has been called. c
PS: python里的attribute與property不同, 當(dāng)使用了property里, property的解析優(yōu)先級最高. 詳見blog:從attribute到property.
補(bǔ)充知識:深入理解python對象及屬性
類屬性和實(shí)例屬性
首先來看看類屬性和類實(shí)例的屬性在python中如何存儲,通過__dir__方法來查看對象的屬性
>>> class Test(object): pass >>> test = Test() # 查看類屬性 >>> dir(Test) ['__class__','__delattr__','__dict__','__doc__','__format__', '__getattribute__', '__hash__', '__init__', '__module__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__'] # 查看實(shí)例屬性 >>> dir(test) ['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__doc__', '__format__', '__getattribute__', '__hash__', '__init__', '__module__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__']
我們主要看一個(gè)屬性__dict__,因?yàn)?__dict__保存的對象的屬性,看下面一個(gè)例子
>>> class Spring(object): ... season = "the spring of class" ... # 查看Spring類保存的屬性 >>> Spring.__dict__ dict_proxy({'__dict__': <attribute '__dict__' of 'Spring' objects>, 'season': 'the spring of class', '__module__': '__main__', '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Spring' objects>, '__doc__': None}) # 通過兩種方法訪問類屬性 >>> Spring.__dict__['season'] 'the spring of class' >>> Spring.season 'the spring of class'
發(fā)現(xiàn)__dict__有個(gè)'season'鍵,這就是這個(gè)類的屬性,其值就是類屬性的數(shù)據(jù).
接來看,看看它的實(shí)例屬性
>>> s = Spring() # 實(shí)例屬性的__dict__是空的 >>> s.__dict__ {} # 其實(shí)是指向的類屬性 >>> s.season 'the spring of class' # 建立實(shí)例屬性 >>> s.season = "the spring of instance" # 這樣,實(shí)例屬性里面就不空了。這時(shí)候建立的實(shí)例屬性和類屬性重名,并且把它覆蓋了 >>> s.__dict__ {'season': 'the spring of instance'} >>> s.__dict__['season'] 'the spring of instance' >>> s.season 'the spring of instance' # 類屬性沒有受到實(shí)例屬性的影響 >>> Spring.__dict__['season'] 'the spring of class' >>> Spring.__dict__ dict_proxy({'__dict__': <attribute '__dict__' of 'Spring' objects>, 'season': 'the spring of class', '__module__': '__main__', '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Spring' objects>, '__doc__': None}) # 如果將實(shí)例屬性刪除,又會(huì)調(diào)用類屬性 >>> del s.season >>> s.__dict__ {} >>> s.season 'the spring of class' # 自定義實(shí)例屬性,對類屬性沒有影響 >>> s.lang = "python" >>> s.__dict__ {'lang': 'python'} >>> s.__dict__['lang'] 'python' # 修改類屬性 >>> Spring.flower = "peach" >>> Spring.__dict__ dict_proxy({'__module__': '__main__', 'flower': 'peach', 'season': 'the spring of class', '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Spring' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Spring' objects>, '__doc__': None}) >>> Spring.__dict__['flower'] 'peach' # 實(shí)例中的__dict__并沒有變化 >>> s.__dict__ {'lang': 'python'} # 實(shí)例中找不到flower屬性,調(diào)用類屬性 >>> s.flower 'peach'
下面看看類中包含方法,__dict__如何發(fā)生變化
# 定義類 >>> class Spring(object): ... def tree(self, x): ... self.x = x ... return self.x ... # 方法tree在__dict__里面 >>> Spring.__dict__ dict_proxy({'__dict__': <attribute '__dict__' of 'Spring' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Spring' objects>, '__module__': '__main__', 'tree': <function tree at 0xb748fdf4>, '__doc__': None}) >>> Spring.__dict__['tree'] <function tree at 0xb748fdf4> # 建立實(shí)例,但是__dict__中沒有方法 >>> t = Spring() >>> t.__dict__ {} # 執(zhí)行方法 >>> t.tree("xiangzhangshu") 'xiangzhangshu' # 實(shí)例方法(t.tree('xiangzhangshu'))的第一個(gè)參數(shù)(self,但沒有寫出來)綁定實(shí)例 t,透過 self.x 來設(shè)定值,即給 t.__dict__添加屬性值。 >>> t.__dict__ {'x': 'xiangzhangshu'} # 如果沒有將x 賦值給 self 的屬性,而是直接 return,結(jié)果發(fā)生了變化 >>> class Spring(object): ... def tree(self, x): ... return x >>> s = Spring() >>> s.tree("liushu") 'liushu' >>> s.__dict__ {}
需要理解python中的一個(gè)觀點(diǎn),一切都是對象,不管是類還是實(shí)例,都可以看成是對象,符合object.attribute ,都會(huì)有自己的屬性
使用__slots__優(yōu)化內(nèi)存使用
默認(rèn)情況下,python在各個(gè)實(shí)例中為名為__dict__的字典里存儲實(shí)例屬性,而字典會(huì)消耗大量內(nèi)存(字典要使用底層散列表提升訪問速度), 通過__slots__類屬性,在元組中存儲實(shí)例屬性,不用字典,從而節(jié)省大量內(nèi)存
# 在類中定義__slots__屬性就是說這個(gè)類中所有實(shí)例的屬性都在這兒了,如果幾百萬個(gè)實(shí)例同時(shí)活動(dòng),能節(jié)省大量內(nèi)存 >>> class Spring(object): ... __slots__ = ("tree", "flower") ... # 仔細(xì)看看 dir() 的結(jié)果,還有__dict__屬性嗎?沒有了,的確沒有了。也就是說__slots__把__dict__擠出去了,它進(jìn)入了類的屬性。 >>> dir(Spring) ['__class__', '__delattr__', '__doc__', '__format__', '__getattribute__', '__hash__', '__init__', '__module__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__slots__', '__str__', '__subclasshook__', 'flower', 'tree'] >>> Spring.__slots__ ('tree', 'flower') # 實(shí)例化 >>> t = Spring() >>> t.__slots__ ('tree', 'flower') # 通過類賦予屬性值 >>> Spring.tree = "liushu" # tree這個(gè)屬性是只讀的, 實(shí)例不能修改 >>> t.tree = "guangyulan" Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> AttributeError: 'Spring' object attribute 'tree' is read-only >>> t.tree 'liushu' # 對于用類屬性賦值的屬性,只能用來修改 >>> Spring.tree = "guangyulan" >>> t.tree 'guangyulan' # 對于沒有用類屬性賦值的屬性,可以通過實(shí)例來修改 >>> t.flower = "haitanghua" >>> t.flower 'haitanghua' # 實(shí)例屬性的值并沒有傳回到類屬性,你也可以理解為新建立了一個(gè)同名的實(shí)例屬性 >>> Spring.flower <member 'flower' of 'Spring' objects> # 如果再給類屬性賦值 >>> Spring.flower = "ziteng" >>> t.flower 'ziteng'
如果使用的當(dāng),__slots__可以顯著節(jié)省內(nèi)存,按需要注意一下問題
在類中定義__slots__之后,實(shí)例不能再有__slots__所列名稱之外的其他屬性
每個(gè)子類都要定義__slots__熟悉,因?yàn)榻忉屍鲿?huì)忽略繼承__slots__屬性
如果不把__werkref__加入__slots__,實(shí)例不能作為弱引用的目標(biāo)
屬性的魔術(shù)方法
來看幾個(gè)魔術(shù)方法
__setattr__(self,name,value):如果要給 name 賦值,就調(diào)用這個(gè)方法。 __getattr__(self,name):如果 name 被訪問,同時(shí)它不存在的時(shí)候,此方法被調(diào)用。 __getattribute__(self,name):當(dāng) name被訪問時(shí)自動(dòng)被調(diào)用(注意:這個(gè)僅能用于新式類),無論 name 是否存在,都要被調(diào)用。 __delattr__(self,name):如果要?jiǎng)h除 name,這個(gè)方法就被調(diào)用。 >>> class A(object): ... def __getattr__(self, name): ... print "You use getattr" ... def __setattr__(self, name, value): ... print "You use setattr" ... self.__dict__[name] = value # a.x,按照本節(jié)開頭的例子,是要報(bào)錯(cuò)的。但是,由于在這里使用了__getattr__(self, name) 方法,當(dāng)發(fā)現(xiàn) x 不存在于對象的__dict__中的時(shí)候,就調(diào)用了__getattr__,即所謂“攔截成員”。 >>> a = A() >>> a.x You use getattr # 給對象的屬性賦值時(shí)候,調(diào)用了__setattr__(self, name, value)方法,這個(gè)方法中有一句 self.__dict__[name] = value,通過這個(gè)語句,就將屬性和數(shù)據(jù)保存到了對象的__dict__中 >>> a.x = 7 You use setattr # 測試__getattribute__(self,name) >>> class B(object): ... def __getattribute__(self, name): ... print "you are useing getattribute" ... return object.__getattribute__(self, name) # 返回的內(nèi)容用的是 return object.__getattribute__(self, name),而沒有使用 return self.__dict__[name]。因?yàn)槿绻眠@樣的方式,就是訪問 self.__dict__,只要訪問這個(gè)屬性,就要調(diào)用`getattribute``,這樣就導(dǎo)致了無限遞歸 # 訪問不存在的成員,可以看到,已經(jīng)被__getattribute__攔截了,雖然最后還是要報(bào)錯(cuò)的。 >>> b = B() >>> b.y you are useing getattribute Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> File "<stdin>", line 4, in __getattribute__ AttributeError: 'B' object has no attribute 'y'
Property函數(shù)
porperty可以作為裝飾器使用把方法標(biāo)記為特性
class Vector(object): def __init__(self, x, y): # 使用兩個(gè)前導(dǎo)下劃線,把屬性標(biāo)記為私有 self.__x = float(x) self.__y = float(y) # porperty裝飾器把讀值方法標(biāo)記為特性 @property def x(self): return self.__x @property def y(self): return self.__y vector = Vector(3,4) print(vector.x, vector.y)
使用property可以將函數(shù)封裝為屬性
class Rectangle(object): """ the width and length of Rectangle """ def __init__(self): self.width = 0 self.length = 0 def setSize(self, size): self.width, self.length = size def getSize(self): return self.width, self.length if __name__ == "__main__": r = Rectangle() r.width = 3 r.length = 4 print r.getSize() # (3,4) r.setSize( (30, 40) ) print r.width # 30 print r.length # 40
這段代碼可以正常運(yùn)行,但是屬性的調(diào)用方式可以改進(jìn),如下:
class Rectangle(object): """ the width and length of Rectangle """ def __init__(self): self.width = 0 self.length = 0 def setSize(self, size): self.width, self.length = size def getSize(self): return self.width, self.length # 使用property方法將函數(shù)封裝為屬性,更優(yōu)雅 size = property(getSize, setSize) if __name__ == "__main__": r = Rectangle() r.width = 3 r.length = 4 print r.size # (30, 40) r.size = 30, 40 print r.width # 30 print r.length # 40
使用魔術(shù)方法實(shí)現(xiàn):
class NewRectangle(object): def __init__(self): self.width = 0 self.length = 0 def __setattr__(self, name, value): if name == 'size': self.width, self, length = value else: self.__dict__[name] = value def __getattr__(self, name): if name == 'size': return self.width, self.length else: raise AttrubuteErrir if __name__ == "__main__": r = Rectangle() r.width = 3 r.length = 4 print r.size # (30, 40) r.size = 30, 40 print r.width # 30 print r.length # 40
屬性的獲取順序
最后我們來看看熟悉的獲得順序:通過實(shí)例獲取其屬性,如果在__dict__中有相應(yīng)的屬性,就直接返回其結(jié)果;如果沒有,會(huì)到類屬性中找。
看下面一個(gè)例子:
class A(object): author = "qiwsir" def __getattr__(self, name): if name != "author": return "from starter to master." if __name__ == "__main__": a = A() print a.author # qiwsir print a.lang # from starter to master.
當(dāng) a = A() 后,并沒有為實(shí)例建立任何屬性,或者說實(shí)例的__dict__是空的。但是如果要查看 a.author,因?yàn)閷?shí)例的屬性中沒有,所以就去類屬性中找,發(fā)現(xiàn)果然有,于是返回其值 “qiwsir”。但是,在找 a.lang的時(shí)候,不僅實(shí)例屬性中沒有,類屬性中也沒有,于是就調(diào)用了__getattr__()方法。在上面的類中,有這個(gè)方法,如果沒有__getattr__()方法呢?如果沒有定義這個(gè)方法,就會(huì)引發(fā) AttributeError,這在前面已經(jīng)看到了。
以上這篇Python對象的屬性訪問過程詳解就是小編分享給大家的全部內(nèi)容了,希望能給大家一個(gè)參考,也希望大家多多支持腳本之家。
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