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Python属性自省:深入了解属性访问与限制

来源: 责编: 时间:2023-09-22 20:12:41 287观看
导读在Python中,属性自省是一种强大的特性,它允许我们在运行时检查和操作对象的属性。在本文中,我们将探讨Python中的属性自省,并结合实际场景和代码来展示其用法。1. 私有属性与访问限制Python中的私有属性是指以下划线开头

在Python中,属性自省是一种强大的特性,它允许我们在运行时检查和操作对象的属性。在本文中,我们将探讨Python中的属性自省,并结合实际场景和代码来展示其用法。P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

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1. 私有属性与访问限制

Python中的私有属性是指以下划线开头的变量或方法,例如 _name 或 _method()。尽管这种命名约定并非强制性的,只是一种惯例,但它用于提示该属性或方法应该只在类内部使用,而不应该在外部直接访问。P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

Python中的私有属性具有以下特点:P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

  • 私有属性不能被外部直接访问,但可以通过类内部的方法间接地访问。
  • 在类内部定义的方法可以访问所有属性,包括私有属性,因为它们都在同一个作用域内。
  • 子类无法继承父类的私有属性,但可以通过公有方法来访问父类的私有属性。

接下来勇哥带你探讨如何访问和修改私有属性:P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

class YongeGe:    name= '勇哥' # 普通属性    _ager = 100   # 普通属性    __money = 109  # 私有属性    __money_empty__ = 1  # 不推荐做法yongge = YongeGe()print(yongge .name)  # 输出: 勇哥print(yongge ._ager )  # 输出: 100print(yongge ._YongeGe__money )  # 输出: 109  print(yongge .__money_empty__ )  # 输出: 1print(yongge .__money )  # 输出: AttributeError: 'YongeGe' object has no attribute '__money'

很明显看到 Python 中没有真正的私有属性,实际上双下划线开头的属性被名称重整了,即将属性名转换为 _ClassName__name的形式,使其难以在外部被访问。通过_YongGe__money可以间接访问私有属性__money 。但是一般不要用,就比如你爹告诉你剩100块了,要省点花,你非要点个海底捞一把梭哈!P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

总之,Python的私有属性机制主要基于命名约定,其作用是限制属性的可见性和访问性,从而提高代码的封装性和安全性。然而,需要注意的是,这种机制只是一种建议性的规范,并不能完全避免私有属性被访问的可能性。P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

2. 属性自省与对象内部状态查看

在实际开发中,我们经常需要查看对象的属性和方法,以便理解其内部状态。Python提供了几种属性自省的方法,使我们能够方便地检查对象的属性。P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

(1) 使用__dict__属性

__dict__是对象的一个属性,它包含了对象的所有属性和方法。通过访问__dict__,我们可以查看对象的内部状态。P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

例如,我们定义了一个名为Person的类,其中包含name和age两个属性,以及一个say_hello方法。下面的代码展示了如何通过访问__dict__来查看对象的属性和方法:P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

class YongeGe:    def __init__(self, name, money):        self.name = name        self.money= money    def money(self):        print(f"Hello, my name is {self.name}.I have {self.money} dollar ")yongge = YongeGe("勇哥", "10")yongge .money= "1010"yongge .__dict__["age"] = "18"

输出结果为:P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

{'name': '勇哥', 'money': '1010', 'age': '18'}

我们可以看到对象yongge的属性和方法,包括name、age、money以及money方法。P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

需要注意的是,实例对象的__dict__属性只能访问和修改其自身的属性和方法,而无法访问其所属类的属性和方法。如果需要访问类的属性和方法,可以通过类的__dict__属性来实现。P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

例如,我们可以通过访问Person.__dict__来查看类Person的所有属性和方法:P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

print(yongge .__dict__)

输出结果为:P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

{'__module__': '__main__', '__init__': <function YongeGe.__init__ at 0x0000017E50B9C5E0>, 'money': <function YongeGe.money at 0x0000017E50BBADC0>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'YongeGe' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'YongeGe' objects>, '__doc__': None}

上述输出结果中,除了__init__、say_hello和__dict__之外,还包括其他一些特殊属性和方法。通过查看类的__dict__,我们可以获取到类的所有成员。P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

(2) 使用dir()函数

除了访问对象的__dict__属性外,我们还可以使用dir()函数来查看对象的属性和方法。P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

dir()函数返回一个包含对象所有属性和方法名称的列表。它不仅可以用于普通对象,还可以用于模块、类和内置类型等。P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

例如,下面的代码展示了如何使用dir()函数查看对象的属性和方法:P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

print(dir(p1))

输出结果为:P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'age', 'gender', 'hometown', 'name', 'say_hello']

从输出结果中,我们可以看到对象p1的属性和方法的名称列表。P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

(3) 使用__slots__ 属性

在默认情况下,Python 类的实例会使用一个字典来存储它们的属性。这种方式对于属性很少的对象来说可能会浪费空间。特别是在创建大量实例时,这种空间消耗会变得更明显。P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

为了解决这个问题,我们可以通过在类定义中使用__slots__来覆盖默认的__dict__行为。slots__是一个特殊属性,它接受一个属性名称的序列,并且在每个实例中只为这些属性保留足够的空间来存储属性值。因为没有为每个实例创建__dict,所以可以节省空间。P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

class YongeGe:    # 定义 __slots__属性,让类实例只能绑定 __slots__中指定的属性,且不能添加其他属性    __slots__ = ('name', 'money')    def __init__(self, name_, money_):        self.name = name_        self.money = money_if __name__ == '__main__':    yongge = YongeGe('勇哥', 100)    print(yongge.name)     setattr(yongge, 'new_attr', 100) # 输出:AttributeError: 'YongeGe' object has no attribute 'new_attr'

从上面的代码可以看到,在类中绑定了__slots__后,会限制类实例的灵活性,不能动态添加新的属性,所以在使用这玩意的时候,要仔细想想要灵活还是要内存?P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

(4) 自定义属性访问P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

还可以通过定义一些特殊方法来自定义类实例的属性访问行为。这些特殊方法可以控制属性的获取、设置和删除操作。P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

  • __getattribute__ 方法:获取一个属性时,Python 会首先调用该方法。我们可以在这个方法中自定义属性的获取行为。例如,可以在方法中检查属性是否存在,并返回相应的值。
def __getattribute__(self, data):    value = super().__getattribute__(data)    return value
  • setattr 方法:设置一个属性时,Python 会调用该方法。我们可以在这个方法中自定义属性的设置行为。例如,可以在方法中对属性进行类型检查,然后使用 super().setattr() 方法设置属性的值。 
def __setattr__(self, key, value):    super().__setattr__(key, value)
  • __delattr__ 方法:删除一个属性时,Python 会调用该方法。我们可以在这个方法中自定义属性的删除行为。例如,可以在方法中执行一些清理操作或抛出异常。
def __delattr__(self, item):    super().__delattr__(item)
  • __getattr__ 方法:获取一个不存在的属性时,Python 会调用该方法。我们可以在这个方法中自定义对不存在属性的处理逻辑。例如,可以返回默认值或者抛出异常。
def __getattr__(self, item):    pass

以上是一些常用的自定义属性访问的方法。瞧瞧下面语句的执行顺序:P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

class MyClass:    def __init__(self):        self._data = {}    def __getattribute__(self, name):        # 自定义获取属性的行为        if name == 'attribute1':            return 'Custom Value'        elif name == 'attribute2':            return self._data[name]  # 注意,这里会继续执行一次 __getattribute__        else:            return super().__getattribute__(name)    def __setattr__(self, name, value):        # 自定义设置属性的行为        if name == 'attribute2':            print("__setattr__", name, value)            self._data[name] = value + 10        else:            super().__setattr__(name, value)    def __delattr__(self, name):        # 自定义删除属性的行为        if name == 'attribute3':            self._data.pop(name, None)        else:            super().__delattr__(name)    def __getattr__(self, name):        # 处理不存在的属性        return f'Attribute "{name}" does not exist.'if __name__ == '__main__':    obj = MyClass()    obj.attribute2 = 5    res = obj.attribute2    print(res)  # 输出: __setattr__ attribute2 5 ;15    print(obj.attribute1)  # 输出: Custom Value    del obj.attribute3    print(obj.attribute3)  # 输出: Attribute "attribute3" does not exist.

在上面的示例中,我们创建了一个名为 MyClass 的类,其中定义了 __getattribute__、__setattr__、P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

__delattr__ 和 __getattr__ 四个方法来自定义属性访问行为。通过在这些方法中编写相应的逻辑,我们可以控制属性的获取、设置和删除操作,从而实现自定义的属性访问行为。P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

通过自定义属性访问,我们可以更灵活地控制类实例的属性操作,满足特定的需求,并增强代码的可读性和可维护性。P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

(5) 使用getattr()、setattr()和hasattr()函数P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

除了查看对象的属性和方法外,我们还可以使用getattr()、setattr()和hasattr()函数来动态地访问和修改对象的属性。P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

  • getattr(obj, attr)函数用于获取对象obj的属性attr的值。
  • setattr(obj, attr, value)函数用于设置对象obj的属性attr的值为value。
  • hasattr(obj, attr)函数用于检查对象obj是否具有属性attr,如果有返回True,否则返回False。

这些函数提供了一种灵活的方式来操作对象的属性,特别适用于需要在运行时根据条件访问或修改属性的情况。P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

例如,我们可以通过调用getattr()函数来获取对象的属性值:P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

name_value = getattr(yongge, "name")print(name_value)

输出结果为:P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

勇哥

上述代码中,我们使用getattr(yongge, "name")来获取对象p1的name属性的值。P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

类似地,我们可以使用setattr()函数来设置对象的属性值:P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

setattr(yongge, "age", 40)print(yongge.age)

输出结果为:P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

40

上述代码中,我们使用setattr(yongge, "age", 40)将对象yongge的age属性值设置为30,然后再次打印yongge.age,可以看到属性值已被修改。P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

另外,我们还可以使用hasattr()函数来检查对象是否具有某个属性:P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

has_money = hasattr(yongge, "money")print(has_money)

输出结果为:P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

True

使用hasattr(yongge, "money")检查对象yongge是否具有money属性,结果为True,说明对象具有该属性。P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

通过上述几种方法,我们可以方便地进行属性自省,查看和修改对象的属性,从而更好地理解和操作代码。P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

3. 来点实际场景

假设我们正在开发一个电商网站,需要处理用户购物车的相关逻辑。购物车中的商品信息以字典的形式存储在用户对象的属性中。我们需要编写一个函数,用于计算购物车中商品的总价值。P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

定义一个User类,包含一个cart属性用于存储购物车中的商品信息:P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

class User:    def __init__(self, name):        self.name = name        self.cart = {}    def add_to_cart(self, item, price):        self.cart[item] = price

定义一个calculate_cart_value()函数,用于计算购物车中商品的总价值。在函数内部,我们可以通过属性自省来获取购物车中的商品信息,并计算总价值:P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

def calculate_cart_value(user):    cart = user.__dict__.get("cart", {})    total_value = sum(cart.values())    return total_value

在上述代码中,我们使用user.__dict__.get("cart", {})来获取购物车信息,如果用户对象中不存在cart属性,则返回一个空字典。然后,我们使用sum(cart.values())来计算购物车中商品价格的总和。P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

下面是使用上述代码的示例:P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

# 创建用户对象user = User("勇哥")# 添加商品到购物车user.add_to_cart("apple", 10)user.add_to_cart("banana", 5)user.add_to_cart("orange", 8)# 计算购物车总价值total_value = calculate_cart_value(user)print(total_value)  # 输出: 23

通过使用属性自省,我们可以方便地访问购物车信息,并计算总价值。属性自省还是挺重要的,面试也问得多,实在不会用也要背好飞机大炮的制作流程。但是这个玩意也不要滥用哟,频繁动态访问,会有一定的性能开销哟~P4g28资讯网——每日最新资讯28at.com

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