詳解Python中的動(dòng)態(tài)屬性和特性
導(dǎo)語(yǔ):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(shí)及個(gè)人心得,打算入門Python的朋友們可以來(lái)一起學(xué)習(xí)并交流。
一、利用動(dòng)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(duì)象,元類比類更抽象,生成類的類。
1、使用動(dòng)態(tài)屬性訪問(wèn)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(yǔ)句中使用兩個(gè)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(duì)象。
第二版:使用動(dòng)態(tài)屬性訪問(wèn)JSON類數(shù)據(jù)
第一版查閱深層數(shù)據(jù)的格式比較冗長(zhǎng),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(lái)改進(jìn)。并且第二版的類能遞歸,自動(dòng)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(shí)確保處理的是字典。 def __getattr__(self, name):#僅當(dāng)沒(méi)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(duì)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(gè)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(wú)法使用常規(guī)的方式獲取屬性(即在實(shí)例、類或超類中找不到指定的屬性),解釋器才會(huì)調(diào)用特殊的__getattr__方法。
2、處理無(wú)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(wú)效的。因此需要對(duì)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(gè)類轉(zhuǎn)換成一個(gè)靈活的對(duì)象工廠函數(shù)。
from collections import abc class FronenJSON(): def __new__(cls, arg): # __new__是類方法,第一個(gè)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(shí)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(shí)例共享一個(gè)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(lái)調(diào)用。
實(shí)例屬性:實(shí)例屬性屬于各個(gè)實(shí)例所有,互不干擾。
私有屬性:
- 單下劃線_開(kāi)頭:只是告訴別人這是私有屬性,外部依然可以訪問(wèn)更改。
- 雙下劃線__開(kāi)頭:外部不可通過(guò)instancename.propertyname來(lái)訪問(wèn)或者更改,實(shí)際將其轉(zhuǎn)化為了_classname__propertyname。
特性:是用于管理實(shí)例屬性的類屬性。
特性用途:經(jīng)常用于把公開(kāi)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(shí)施業(yè)務(wù)規(guī)則。
注意:
- 不要對(duì)實(shí)例屬性和類屬性使用相同的名字。否則實(shí)例屬性會(huì)遮蓋類屬性,發(fā)生難以發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤。
- 實(shí)例屬性不會(huì)遮蓋類特性,但類特性會(huì)遮蓋實(shí)例屬性。
這是因?yàn)閛bj.attr不會(huì)從實(shí)例obj開(kāi)始尋找attr,而是從obj.__class__開(kāi)始;而且僅當(dāng)類中沒(méi)有名為attr的特性時(shí),Python才會(huì)在實(shí)例中尋找attr。
簡(jiǎn)言之,就遮蓋層級(jí)而言,類特性>實(shí)例屬性>類屬性。
2、使用特性驗(yàn)證屬性
使用特性可以驗(yàn)證實(shí)例屬性的有效性,同時(shí)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(yíng)堅(jiān)果、雜糧等多種有機(jī)食物,每位顧客的訂單會(huì)包含店中的一系列商品,我們需要根據(jù)客戶的訂單計(jì)算出總價(jià)。
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(shí)現(xiàn)值的獲取與設(shè)置,從而驗(yàn)證實(shí)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(chǔ)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(duì)于無(wú)效的值拋出ValueError。
Tips:當(dāng)我們需要設(shè)置只讀屬性時(shí),只使用@property,無(wú)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(xiě)一版效果相同但沒(méi)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(duì)象,賦值給公開(kāi)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(lái)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(chǔ)其中的LineItem實(shí)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(guò)特性,防止無(wú)限遞歸。 def qty_setter(instance, value): if value > 0: instance.__dict__[storage_name] = value # 同理存儲(chǔ),跳過(guò)特性。 else: raise ValueError('value must be > 0') return property(qty_getter, qty_setter) # 構(gòu)建自定義特性對(duì)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(yàn)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(shí)例中存儲(chǔ)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(duì)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(duì)象的類中尋找,而不在實(shí)例中尋找。
- __dict__:一個(gè)映射,存儲(chǔ)對(duì)象或類的可寫(xiě)屬性。
- __slots__:類可以定義這個(gè)屬性,限制實(shí)例有哪些屬性。
2、內(nèi)置函數(shù)
- dir([object]):列出對(duì)象的大多數(shù)屬性。
- getattr(object,name[,default]):從object對(duì)象中獲取name字符串對(duì)應(yīng)的屬性。獲取的屬性可能來(lái)自對(duì)象所屬的類或超類。
- hasattr(object,name):若object對(duì)象中存在指定的屬性,或者能以某種方式(如繼承)通過(guò)object對(duì)象獲取指定的屬性,返回True。
- setattr(object,name,value):把object對(duì)象指定屬性的值設(shè)為value,前提是object對(duì)象能接受那個(gè)值。這個(gè)函數(shù)可能會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新屬性,或者覆蓋現(xiàn)有的屬性。
- var([object]):返回object對(duì)象的__dict__屬性。
3、特殊方法
- __delattr__(self,name):只要使用del語(yǔ)句刪除屬性,就會(huì)調(diào)用這個(gè)方法。
- __dir__(self):把對(duì)象傳給dir函數(shù)時(shí)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(guò)obj,Class和超類之后調(diào)用。
- __getattribute__(self,name):嘗試獲取指定的屬性時(shí)總會(huì)調(diào)用這個(gè)方法。不過(guò)尋找的屬性是特殊屬性或特殊方法時(shí)除外。為了防止無(wú)限遞歸,__getattribute__方法的實(shí)現(xiàn)要使用super().__getattribute__(obj,name)。
- __setattr__(self,name,value):嘗試設(shè)置指定的屬性時(shí)總會(huì)調(diào)用這個(gè)方法。點(diǎn)號(hào)和setattr內(nèi)置函數(shù)會(huì)觸發(fā)這個(gè)方法。
以上就是本文的全部?jī)?nèi)容,希望對(duì)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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