11. 深入理解 Python 描述符及其应用场景详解

最新推荐文章于 2025-04-25 09:32:21 发布

拾工

最新推荐文章于 2025-04-25 09:32:21 发布

阅读量554

点赞数 5

分类专栏： python进阶文章标签： python 开发语言

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/huaanxiang/article/details/143762112

版权

python进阶专栏收录该内容

14 篇文章

订阅专栏

Python 中的描述符（Descriptor）是一个用于管理对象属性的特殊对象，它能够在属性的访问、修改和删除时控制这些行为。描述符通过定义特定的协议方法，使得类的属性访问行为变得更加灵活和强大。以下是关于描述符的详细介绍。

1. 描述符的基础概念

描述符是实现了下列方法之一或多个的类：

__get__(self, instance, owner)：用于获取属性值。
__set__(self, instance, value)：用于设置属性值。
__delete__(self, instance)：用于删除属性。

这些方法定义了描述符如何在不同的上下文中与实例进行交互。

2. 描述符的类型

根据实现的方法，描述符可以分为两种类型：

数据描述符：实现了 __get__ 和 __set__，能够覆盖实例字典中的同名属性。
非数据描述符：只实现了 __get__，不能覆盖实例字典中的同名属性。

3. 创建和使用描述符

为了更好地理解描述符，以下示例演示了一个简单的数据描述符类。

class Descriptor:
    def __init__(self, name=None):
        self.name = name

    def __get__(self, instance, owner):
        print(f"获取属性 {self.name}")
        return instance.__dict__.get(self.name, None)

    def __set__(self, instance, value):
        print(f"设置属性 {self.name} 为 {value}")
        instance.__dict__[self.name] = value

    def __delete__(self, instance):
        print(f"删除属性 {self.name}")
        if self.name in instance.__dict__:
            del instance.__dict__[self.name]

class MyClass:
    attr = Descriptor("attr")

obj = MyClass()
obj.attr = 42  # 输出：设置属性 attr 为 42
print(obj.attr)  # 输出：获取属性 attr 并返回 42
del obj.attr  # 输出：删除属性 attr

4. 描述符的应用场景

属性验证：使用描述符来验证数据类型、范围等。
数据封装：实现只读属性或其他特定行为。
惰性计算属性：可以在第一次访问时计算值，然后缓存结果。

示例：实现属性验证描述符

class Typed:
    def __init__(self, name, expected_type):
        self.name = name
        self.expected_type = expected_type

    def __get__(self, instance, owner):
        return instance.__dict__.get(self.name)

    def __set__(self, instance, value):
        if not isinstance(value, self.expected_type):
            raise TypeError(f"属性 {self.name} 必须是 {self.expected_type}")
        instance.__dict__[self.name] = value

class Person:
    name = Typed("name", str)
    age = Typed("age", int)

p = Person()
p.name = "Alice"  # 正常设置
p.age = 30        # 正常设置
# p.age = "30"    # 会引发 TypeError

5. 描述符的工作原理

当访问一个属性时，Python 会按照以下顺序查找：

检查对象的实例字典（__dict__）。
检查类中的数据描述符。
如果找不到数据描述符，检查实例字典。
检查类中的非数据描述符。
检查父类的字典。

因此，数据描述符会优先于实例字典，而非数据描述符不会覆盖实例字典中的同名属性。

6. 描述符和 `property()` 的关系

property() 是 Python 内置的简单描述符，用于快速定义访问器方法。

class MyClass:
    def __init__(self):
        self._x = None

    def get_x(self):
        return self._x

    def set_x(self, value):
        self._x = value

    x = property(get_x, set_x)

obj = MyClass()
obj.x = 10  # 等效于调用 set_x
print(obj.x)  # 等效于调用 get_x