Python反射

Python反射

反射是什么

在计算机学中，反射式编程（英语：reflective programming）或反射（英语：reflection），是指计算机程序在运行时（runtime）可以访问、检测和修改它本身状态或行为的一种能力。用比喻来说，反射就是程序在运行的时候能够“观察”并且修改自己的行为。（摘自维基百科）

反射就是通过字符串的形式，导入模块；通过字符串的形式，去模块寻找指定函数，并执行。利用字符串的形式去对象（模块）中操作（查找/获取/删除/添加）成员，一种基于字符串的事件驱动。（来源：Python面试笔试300题 https://zhuanlan.zhihu.com/p/40724658）

反射的 Python 用法

用反射，可以在编译时不确定目标对象的属性、方法、类型等，而是在程序运行时才对目标对象进行增删改查。类比物理中的反射，由于视线遮挡，我们通过湖面的反射观察天空飞过的鸟。

【查】判断对象所属的类

远处飞来的到底是一只什么鸟？麻雀？大雁？
原来都不是，远处飞来的是一个飞机模型。

type 和 isinstance

# -*- coding: utf-8 -*-

class Bird:
    pass

bird = Bird()

print(type(bird) == Bird)
# True

print(isinstance(bird, Bird))
# True

globals 和 locals

globals() 函数会以字典类型返回当前位置的全部全局变量。
locals() 函数会以字典类型返回当前位置的全部局部变量。

print(globals())
# {'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x011EAF40>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'D:/Test/main.py', '__cached__': None, 'Bird': <class '__main__.Bird'>, 'bird': <__main__.Bird object at 0x0121E5E0>}

print(locals())
# {'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x011EAF40>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'D:/Test/main.py', '__cached__': None, 'Bird': <class '__main__.Bird'>, 'bird': <__main__.Bird object at 0x0121E5E0>}

hasattr 和 getattr

hasattr() 函数用于判断对象是否包含对应的属性。
getattr() 函数用于返回一个对象属性值。

print(hasattr(bird, "__class__"))
# True

print(getattr(bird, "__class__"))
# <class '__main__.Bird'>

inspect

是用来获取对象的信息，对象包括模块(往往是一个py文件)、类、方法、函数、报错追踪、帧对象和代码对象。（来源：Python库介绍(一）——inspect https://zhuanlan.zhihu.com/p/290018252）

import inspect

print(inspect.getmembers(bird))
# [('__class__', <class '__main__.Bird'>), ('__delattr__', <method-wrapper '__delattr__' of Bird object at 0x00F5E5E0>), ('__dict__', {}), ('__dir__', <built-in method __dir__ of Bird object at 0x00F5E5E0>), ('__doc__', None), ('__eq__', <method-wrapper '__eq__' of Bird object at 0x00F5E5E0>), ('__format__', <built-in method __format__ of Bird object at 0x00F5E5E0>), ('__ge__', <method-wrapper '__ge__' of Bird object at 0x00F5E5E0>), ('__getattribute__', <method-wrapper '__getattribute__' of Bird object at 0x00F5E5E0>), ('__gt__', <method-wrapper '__gt__' of Bird object at 0x00F5E5E0>), ('__hash__', <method-wrapper '__hash__' of Bird object at 0x00F5E5E0>), ('__init__', <method-wrapper '__init__' of Bird object at 0x00F5E5E0>), ('__init_subclass__', <built-in method __init_subclass__ of type object at 0x01B8A3D8>), ('__le__', <method-wrapper '__le__' of Bird object at 0x00F5E5E0>), ('__lt__', <method-wrapper '__lt__' of Bird object at 0x00F5E5E0>), ('__module__', '__main__'), ('__ne__', <method-wrapper '__ne__' of Bird object at 0x00F5E5E0>), ('__new__', <built-in method __new__ of type object at 0x5E187B78>), ('__reduce__', <built-in method __reduce__ of Bird object at 0x00F5E5E0>), ('__reduce_ex__', <built-in method __reduce_ex__ of Bird object at 0x00F5E5E0>), ('__repr__', <method-wrapper '__repr__' of Bird object at 0x00F5E5E0>), ('__setattr__', <method-wrapper '__setattr__' of Bird object at 0x00F5E5E0>), ('__sizeof__', <built-in method __sizeof__ of Bird object at 0x00F5E5E0>), ('__str__', <method-wrapper '__str__' of Bird object at 0x00F5E5E0>), ('__subclasshook__', <built-in method __subclasshook__ of type object at 0x01B8A3D8>), ('__weakref__', None)]

其他

还有很多魔术方法像 __ dir __ 、__getattribute__ ，执行函数 eval、exec 。

【删】删除对象的属性

这里和物理的反射就有区别了，我们并不能通过湖面的倒影对实际的飞机模型产生影响。所以物理反射其实与内省或自省更相似。

要注意术语“反射”和“内省”（type introspection）的关系。内省（或称“自省”）机制仅指程序在运行时对自身信息（称为元数据）的检测；反射机制不仅包括要能在运行时对程序自身信息进行检测，还要求程序能进一步根据这些信息改变程序状态或结构。（摘自维基百科）

delattr 函数用于删除属性。
del 也能用来删除属性。

bird.age = 5

print(hasattr(bird, "age"))
# True

delattr(bird, "age")
print(hasattr(bird, "age"))
# False


bird.fly = 1   
print(bird.fly)
# 1

del bird.fly
print(hasattr(bird, "fly"))
# False

【改】修改对象的属性

刚好手里有一个控制飞机模型的万能遥控器，不管来的是什么飞机，我们直接调转它的方向。

setattr() 函数对应函数 getattr()，用于设置属性值，该属性不一定是存在的。

print(hasattr(bird, "direction"))
# False

setattr(bird, "direction", "left")
print(bird.direction)
# left

【增】动态加载模块

假如没有万能遥控器，为每种飞机带一个遥控器，只有几个时没有问题，当超过一定数量时就无法实现了。

不使用反射，为每种飞机单独写同样的代码，虽然重复，但是也能实现需要的功能。所以反射更适用于编写较抽象、通用的框架。

python动态加载模块的方法（别人写的很详细就不再单独列举了）：

1. importlib.import_module
2. types.ModuleType
3. stevedore使用setuptools的entry points来定义并加载插件

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