Python黑魔法Descriptor描述符的实例解析

在Python中，访问一个属性的优先级顺序按照如下顺序:
1:类属性
2:数据描述符
3:实例属性
4:非数据描述符
5:__getattr__()方法  这个方法的完整定义如下所示:

def __getattr(self,attr) :#attr是self的一个属性名 
 pass; 

__get__,__del__
阐述下这三个方法:
 __get__的标准定义是__get__(self,obj,type=None)，它非常接近于JavaBean的get
第一个函数是调用它的实例，obj是指去访问属性所在的方法，最后一个type是一个可选参数，通常为None(这个有待于进一步的研究)
例如给定类X和实例x，调用x.foo，等效于调用:

type(x).__dict__['foo'].__get__(x,type(x)) 

调用X.foo，等效于调用:

type(x).__dict__['foo'].__get__(None,type(x)) 

 
第二个函数__set__的标准定义是__set__(self,val)，它非常接近于JavaBean的set方法，其中最后一个参数是要赋予的值
第三个函数__del__的标准定义是__del__(self,obj)，它非常接近Java中Object的Finailize()方法，指Python在回收这个垃圾对象时所调用到的析构函数，只是这个函数永远不会抛出异常。因为这个对象已经没有引用指向它，抛出异常没有任何意义。
 
优先级
接下来，我们来一一比较这些优先级.
首先来看类属性

class A(object): 
 foo=1.3; 
  
print str(A.__dict__); 

输出: 

{'__dict__': <attribute '__dict__' of 'A' objects>,'__module__': '__main__','foo': 1.3,'__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'A' objects>,'__doc__': None} 

从上图可以看出foo属性在类的__dict__属性里，所以这里用A.foo可以直接找到。这里我们先跨过数据描述符，直接来看实例属性.

class A(object): 
 foo=1.3; 
 
a=A(); 
print a.foo; 
a.foo=15; 
print a.foo; 

这里a.foo先输出1.3后输出15，不是说类属性的优先级比实例属性的优先级高吗？按理a.foo应该不变才对?其实，这里只是一个假象，真正的原因在于这里将a.foo这个引用对象，不妨将其理解为可以指向任意数据类型的指针，指向了15这个int对象。
不信，可以继续看:

class A(object): 
 foo=1.3; 
 
a=A(); 
print a.foo; 
a.foo=15; 
print a.foo; 
del a.foo; 
print a.foo; 

 这次在输出1.3，15后最后一次又一次的输出了1.3，原因在于a.foo最后一次又按照优先级顺序直接找到了类属性A.foo

描述器与对象属性
OOP的理论中，类的成员变量包括属性和方法。那么在Python里什么是属性？修改上面的PythonSite类如下：

class PythonSite(object):

 webframework = WebFramework()

 version = 0.01

 def __init__(self,site):
 self.site = site

这里增加了一个version的类属性，以及一个实例属性site。分别查看一下类和实例对象的属性：

In [1]: pysite = PythonSite('ghost')

In [2]: vars(PythonSite).items()
Out[2]:
[('__module__','__main__'),('version',0.01),('__dict__',<attribute '__dict__' of 'PythonSite' objects>),('webframework',<__main__.WebFramework at 0x10d55be90>),('__weakref__',<attribute '__weakref__' of 'PythonSite' objects>),('__doc__',None),('__init__',<function __main__.__init__>)]

In [3]: vars(pysite)
Out[3]: {'site': 'ghost'}
In [4]: PythonSite.__dict__
Out[4]:
<dictproxy {'__dict__': <attribute '__dict__' of 'PythonSite' objects>,'__doc__': None,'__init__': <function __main__.__init__>,'__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'PythonSite' objects>,'version': 0.01,'webframework': <__main__.WebFramework at 0x10d55be90>}>

vars方法用于查看对象的属性，等价于对象的__dict__内容。从上面的显示结果，可以看到类PythonSite和实例pysite的属性差别在于前者有 webframework，version两个属性，以及 __init__方法，后者仅有一个site属性。

类与实例的属性
类属性可以使用对象和类访问，多个实例对象共享一个类变量。但是只有类才能修改。

In [6]: pysite1 = PythonSite('ghost')

In [7]: pysite2 = PythonSite('admin')

In [8]: PythonSite.version
Out[8]: 0.01

In [9]: pysite1.version
Out[9]: 0.01

In [10]: pysite2.version
Out[10]: 0.01

In [11]: pysite1.version is pysite2.version
Out[11]: True

In [12]: pysite1.version = 'pysite1'

In [13]: vars(pysite1)
Out[13]: {'site': 'ghost','version': 'pysite1'}

In [14]: vars(pysite2)
Out[14]: {'site': 'admin'}

In [15]: PythonSite.version = 0.02

In [16]: pysite1.version
Out[16]: 'pysite1'

In [17]: pysite2.version
Out[17]: 0.02

正如上面的代码显示，两个实例对象都可以访问version类属性，并且是同一个类属性。当pysite1修改了version，实际上是给自己添加了一个version属性。类属性并没有被改变。当PythonSite改变了version属性的时候，pysite2的该属性也对应被改变。

属性访问的原理与描述器
知道了属性访问的结果。这个结果都是基于Python的描述器实现的。通常，类或者实例通过.操作符访问属性。例如pysite1.site和pysite1.version的访问。先访问对象的__dict__，如果没有再访问类（或父类，元类除外）的__dict__。如果最后这个__dict__的对象是一个描述器，则会调用描述器的__get__方法。

In [21]: pysite1.site
Out[21]: 'ghost'

In [22]: pysite1.__dict__['site']
Out[22]: 'ghost'

In [23]: pysite2.version
Out[23]: 0.02

In [24]: pysite2.__dict__['version']
---------------------------------------------------------------------------
KeyError     Traceback (most recent call last)
<ipython-input-24-73ef6aeba259> in <module>()
----> 1 pysite2.__dict__['version']

KeyError: 'version'

In [25]: type(pysite2).__dict__['version']
Out[25]: 0.02

In [32]: type(pysite1).__dict__['webframework']
Out[32]: <__main__.WebFramework at 0x103426e90>

In [38]: type(pysite1).__dict__['webframework'].__get__(None,PythonSite)
Out[38]: 'Flask'

实例方法，类方法，静态方法与描述器
调用描述器的时候，实际上会调用object.__getattribute__()。这取决于调用描述其器的是对象还是类，如果是对象obj.x，则会调用type(obj).__dict__['x'].__get__(obj,type(obj))。如果是类，class.x， 则会调用type(class).__dict__['x'].__get__(None,type(class)。

这样说还是比较抽象，下面来分析Python的方法，静态方法和类方法。把PythonSite重构一下：

class PythonSite(object):
 webframework = WebFramework()

 version = 0.01

 def __init__(self,site):
 self.site = site

 def get_site(self):
 return self.site

 @classmethod
 def get_version(cls):
 return cls.version

 @staticmethod
 def find_version():
 return PythonSite.version

类方法，@classmethod装饰器
先看类方法，类方法使用@classmethod装饰器定义。经过该装饰器的方法是一个描述器。类和实例都可以调用类方法：

In [1]: ps = PythonSite('ghost')

In [2]: ps.get_version
Out[2]: <bound method type.get_version of <class '__main__.PythonSite'>>

In [3]: ps.get_version()
Out[3]: 0.01

In [4]: PythonSite.get_version
Out[4]: <bound method type.get_version of <class '__main__.PythonSite'>>

In [5]: PythonSite.get_version()
Out[5]: 0.01

get_version 是一个bound方法。下面再看下ps.get_version这个调用，会先查找它的__dict__是否有get_version这个属性，如果没有，则查找其类。

In [6]: vars(ps)
Out[6]: {'site': 'ghost'}

In [7]: type(ps).__dict__['get_version']
Out[7]: <classmethod at 0x108952e18>

In [8]: type(ps).__dict__['get_version'].__get__(ps,type(ps))
Out[8]: <bound method type.get_version of <class '__main__.PythonSite'>>

In [9]: type(ps).__dict__['get_version'].__get__(ps,type(ps)) == ps.get_version
Out[9]: True

并且vars(ps)中，__dict__并没有get_version这个属性，依据描述器协议，将会调用type(ps).__dict__['get_version']描述器的__get__方法，因为ps是实例，因此object.__getattribute__()会这样调用__get__(obj,type(obj))。

现在再看类方法的调用:

In [10]: PythonSite.__dict__['get_version']
Out[10]: <classmethod at 0x108952e18>

In [11]: PythonSite.__dict__['get_version'].__get__(None,PythonSite)
Out[11]: <bound method type.get_version of <class '__main__.PythonSite'>>

In [12]: PythonSite.__dict__['get_version'].__get__(None,PythonSite) == PythonSite.get_version
Out[12]: True

因为这次调用get_version的是一个类对象，而不是实例对象，因此object.__getattribute__()会这样调用__get__(None,Class)。

（编辑：安卓应用网）

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