Python作為一種動態(tài)編程語言，它的變量沒有類型，這種靈活性給快速開發(fā)帶來很多便利，不過它也不是沒有缺點。Traits庫的一個很重要的目的就是為了解決這些缺點所帶來的問題。

背景

Traits庫最初是為了開發(fā)Chaco(一個2D繪圖庫)而設(shè)計的，繪圖庫中有很多繪圖用的對象，每個對象都有很多例如線型、顏色、字體之類的屬性。為了方便用戶使用，每個屬性可以允許多種形式的值。例如，顏色屬性可以是'red'、0xff0000、(255, 0, 0)

也就是說可以用字符串、整數(shù)、組元等類型的值表達顏色，這樣的需求初看起來用Python的無類型變量是一個很好的選擇，因為我們可以把各種各樣的值賦值給顏色屬性。但是顏色屬性雖然可以接受多樣的值，卻不是能接受所有的值，比如"abc"、0.5等等就不能很好地表示顏色。而且雖然為了方便用戶使用，對外的接口可以接受各種各樣形式的值，但是在內(nèi)部必須有一個統(tǒng)一的表達方式來簡化程序的實現(xiàn)。

用Trait屬性可以很好地解決這樣的問題:

• 它可以接受能表示顏色的各種類型的值
• 當給它賦值為不能表達顏色的值時，它能夠立即捕捉到錯誤，并且提供一個有用的錯誤報告，告訴用戶它能夠接受什么樣的值
• 它提供一個內(nèi)部的標準的顏色表達方式

讓我們來看一下使用traits屬性表示顏色的例子:

from enthought.traits.api import HasTraits, Color

class Circle(HasTraits):
    color = Color

這個程序從enthought.traits.api中導(dǎo)入我們需要使用的兩個對象: HasTraits和Color。所有擁有trait屬性的類都需要從HasTraits繼承。由于Python的多繼承特性，我們很容易將現(xiàn)有的類改為支持trait屬性。Color是一個TraitFactory對象，我們在Circle類的定義中用它來聲明一個color屬性。

Traits是什么

trait為Python對象的屬性增加了類型定義的功能，此外還提供了如下的額外功能：

• 初始化：每個trait屬性都定義有自己的缺省值，這個缺省值用來初始化屬性
• 驗證：基于trait的屬性都有明確的類型定義，只有滿足定義的值才能賦值給屬性
• 委托：trait屬性的值可以委托給其他對象的屬性
• 監(jiān)聽：trait屬性的值的改變可以觸發(fā)指定的函數(shù)的運行
• 可視化：擁有trait屬性的對象可以很方便地提供一個用戶界面交互式地改變trait屬性的值

下面這個簡單的例子展示了trait所提供的這五項能力：

from enthought.traits.api import Delegate, HasTraits, Instance, Int, Str

class Parent ( HasTraits ):
    # 初始化: last_name被初始化為'Zhang'
    last_name = Str( 'Zhang' )

class Child ( HasTraits ):
    age = Int

    # 驗證: father屬性的值必須是Parent類的實例
    father = Instance( Parent )

    # 委托: Child的實例的last_name屬性委托給其father屬性的last_name
    last_name = Delegate( 'father' )

    # 監(jiān)聽: 當age屬性的值被修改時，下面的函數(shù)將被運行
    def _age_changed ( self, old, new ):
        print 'Age changed from %s to %s ' % ( old, new )

下面用這兩個類創(chuàng)建立兩個實例:

>>> p = Parent()
>>> c = Child()

由于沒有設(shè)置c的father屬性，因此無法獲得它的last_name屬性:

>>> c.last_name
Traceback (most recent call last):
AttributeError: 'NoneType' object has no attribute 'last_name'

設(shè)置father屬性之后，我們就可以得到c的last_name了:

>>> c.father = p
>>> c.last_name
'Zhang'

設(shè)置c的age屬性將觸發(fā)_age_changed方法的執(zhí)行:

>>> c.age = 4
Age changed from 0 to 4

調(diào)用configure_traits:

>>> c.configure_traits()
True

彈出一個如下的對話框，用戶可以通過它修改c的trait屬性，

為Child類自動生成的屬性修改對話框

可以看到屬性按照其英文名排序，垂直排為一列。由于father屬性是Parent類的實例，所以它給我們一個按鈕，點此按鈕出現(xiàn)下面的設(shè)置father對象的tratis屬性的對話框

點擊Child對話框中的Father按鈕之后，彈出編輯father屬性的對話框

在上面這個對話框中修改father的Last name，可以看到child的Last name屬性也隨之發(fā)生變化。

我們可以調(diào)用print_traits方法輸出所有的trait屬性與其值:

>>> c.print_traits()
age:       4
father:    <__main__.Parent object at 0x13B49120>
last_name: u'Zhang'

調(diào)用get方法獲得一個描述對象所有trait屬性的dict:

>>> c.get()
{'age': 4, 'last_name': u'Zhang', 'father': <__main__.Parent object at 0x13B49120>}

此外還可以調(diào)用set方法設(shè)置trait屬性的值，set方法可以同時配置多個trait的屬性:

>>> c.set(age = 6)
Age changed from 4 to 6
<__main__.Child object at 0x13B494B0>

動態(tài)添加Trait屬性

前面介紹的方法都是在類的定義中聲明Trait屬性，在類的實例中使用Trait屬性。由于Python是動態(tài)語言，因此Traits庫也提供了為某個特定的實例添加Trait屬性的方法。

下面的例子，直接產(chǎn)生HasTraits類的一個實例a, 然后調(diào)用其add_trait方法動態(tài)地為a添加一個名為x的Trait屬性，其類型為Float，初始值為3.0。

>>> from enthought.traits.api import *
>>> a = HasTraits()
>>> a.add_trait("x", Float(3.0))
>>> a.x
3.0

接下來再創(chuàng)建一個HasTraits類的實例b，用add_trait方法為b添加一個屬性a，指定其類型為HasTraits類的實例。然后把實例a賦值給實例b的屬性a：b.a。

>>> b = HasTraits()
>>> b.add_trait("a", Instance(HasTraits))
>>> b.a = a

然后為實例b添加一個類型為Delegate(代理)的屬性y，它是b的屬性a所表示的實例的屬性x的代理，即b.y是b.a.x的代理。注意我們在用Delegate聲明代理時，第一個參數(shù)b的一個屬性名"a"，第二個參數(shù)是是此屬性的屬性名"x"，modify=True表示可以通過b.y修改b.a.x的值。我們看到當將b.y的值改為10的時候，a.x的值也同時改變了。

>>> b.add_trait("y", Delegate("a", "x", modify=True))
>>> b.y
3.0
>>> b.y = 10
>>> a.x
10.0

Traits 的使用場景

Traits 的使用場景非常廣泛，以下是一些常見的應(yīng)用場景：

1. 插件系統(tǒng)

Traits 可以用于創(chuàng)建插件系統(tǒng)，使得我們可以為應(yīng)用程序添加新的功能或模塊，而無需修改現(xiàn)有的代碼。通過定義一系列的 Traits 類，我們可以輕松地將這些模塊組合起來，實現(xiàn)動態(tài)的功能擴展。

2. 用戶界面開發(fā)

Traits 提供了一種簡單而強大的方式來創(chuàng)建用戶界面。我們可以定義各種用戶界面元素的 Traits，然后將它們組合在一起以構(gòu)建復(fù)雜的界面。Traits 還支持屬性驗證和事件通知，使得我們可以輕松地處理用戶輸入和交互。

3. 數(shù)據(jù)分析和科學(xué)計算

Traits 提供了一種方便的方式來處理和分析數(shù)據(jù)。我們可以定義各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的 Traits，然后使用這些 Traits 來創(chuàng)建和操作數(shù)據(jù)。Traits 還支持屬性驗證和默認值，使得數(shù)據(jù)處理更加健壯和可靠。

 總結(jié)

Traits 是一個在 Python 中用于實現(xiàn)對象屬性的庫。Traits 可以幫助我們創(chuàng)建可復(fù)用、健壯和可擴展的代碼。在軟件開發(fā)中，Traits 是一種用于描述對象屬性的概念。一個 Trait 是一個可重用的代碼塊，它定義了一組屬性和方法，這些屬性和方法可以被其他對象繼承和使用。Traits 可以用于創(chuàng)建可插拔組件、增加代碼的可讀性和可維護性，以及提供代碼的靈活性和復(fù)用性。

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