Python中动态属性和特性

一、使用动态属性访问JSON类数据

feed['Schedule']['events'][40]['name']，
这种句法冗长，在Javascript中，
可以使用feed.Schedule.events[40].name，获取那个值。

在Python中，可以实现一个近似字典的类，达到同样的效果。

from collections import abc

class FrozenJSON:
    def __init__(self,mapping):
        self.__data = dict(mapping)
    
    def __getattr__(self, name):
        if hasattr(self.__data, name):
            return getattr(self.__data, name)
        else:
            return FrozenJSON.build(self.__data[name])
        
    @classmethod
    def build(cls,obj):
        if isinstance(obj, abc.Mapping):
            return cls(obj)
        elif isinstance(obj, abc.MutableSequence):
            return [cls.build(item) for item in obj]
        else:
            return obj

FrozenJSON类的关键是__getattr__方法。（仅当无法使用常规的方式获取属性，即在实例、类或超类中找不到指定的属性，解释器才会调用特殊的__getattr__方法）

FrozenJSON.build方法。能深入JSON数据的嵌套结构，使用类方法build把每一层嵌套转换成一个FrozenJSON实例。

二、处理无效属性名

对名称为Python关键字的属性做特殊处理

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import keyword

class FrozenJSON:
    def __init__(self,mapping):
        self.__data = {}
        for key,value in mapping.items():
            if keyword.iskeyword():
                key += '_'
            self.__data[key] = value

对于数字开头的key，str类提供的s.isidentifier()方法，能根据语言的语法判断s是否为有效的Python标识符。

解决办法：抛出异常或者换成通用名称，attr_0，attr_1。

三、使用__new__方法灵活的方式创建对象

通常把__init__称为构造方法，这是从其他语言借鉴过来的术语。其实，用于构建实例的是特殊方法__new__；

这是一个类方法，使用特殊方式处理，因此不必使用@classmethod装饰器，必须返回一个实例。

返回的实例会作为第一个参数（即self）传给__init__方法。

因为调用__init__方法时要传入实例，而且禁止返回任何值，所以__init__方法其实是“初始化方法”。真正的构造方法是__new__。

我们不要自己编写__new__方法，因为从object类集成的实现已经足够了。

class FrozenJSON:

    def __new__(cls, arg):
        if isinstance(arg,abc.Mapping):
            return super().__new__(cls)
        elif isinstance(arg, abc.MutableSequence):
            return [cls.build(item) for item in arg]
        else:
            return arg

四、调整OSCON数据源的结构

对象的__dict__属性中存储着对象的属性，前提是类中没有声明__slots__属性。

更新实例的__dict__属性，把值设为一个映射，能快速地在那个实例中创建一堆属性。

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class Record:
    def __init__(self,**kwargs):
        self.__dict__.update(**kwargs)

    def load_db(db):
        raw_data = data.load()
        for collection,rec_list in raw_data['Schedule'].items():
            record_type = collection[:-1]
            for record in rec_list:
                key = '{}.{}'.format(record_type,record['serial'])
                record['serial'] = key
                db[key] = Record(**kwargs)

五、特性全解析

内置的property经常用作装饰器，但它其实是一个类。在Python中，函数和类通常可以互换，因为二者都是可调用的对象。

property构造方法的完整签名如下：

property(fget=None, fset=None, fdel=None, doc=None)

class LineItem:
    def __init__(self,description,weight,price):
        self.description = description
        self.weight = weight
        self.price = price
    
    def subtotal(self):
        return self.weight * self.price
    
    def get_weight(self):
        return self.__weight
    
    def set_weight(self,value):
        if value > 0 :
            self.__weight = value
        else:
            raise ValueError('Value must be > 0')
    
    weight = property(get_weight,set_weight)

特性会覆盖实例属性

特性都是类属性，但是特性管理的其实是实例属性的存取。

（1）当实例和类有同名数据属性时，那么实例属性会覆盖类属性；

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class Foo:
    data = 'the Foo data attr'

    @property
    def prop(self):
        return 'the prop value'

>>> f = Foo()
>>> vars(f)
{}
>>> f.data
'the Foo data attr'
>>> f.data = 'Bar'
>>> vars(f)
{'data':'Bar'}
>>> Foo.data
'the Foo data attr'

vars函数返回obj的__dict__属性，表明没有实例属性。

（2）实例属性不会覆盖类特性

>>> f = Foo()
>>> Foo.prop
<property object at 0x00000234D2F473B8>
>>> f.prop
'the prop value'
>>> f.prop = 'fooooo'
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: can't set attribute
>>> f.__dict__['prop'] = 'fooooo'
>>> vars(f)
{'prop': 'fooooo'}
>>> f.prop
'the prop value'
>>> Foo.prop
<property object at 0x00000234D2F473B8>
>>> Foo.prop = 'barrrrr'
>>> f.prop
'fooooo'

直接从Foo中读取prop特性，获取的是特性对象本身，不会运行特性的读值方法。

（3）新添加的类特性覆盖现有实例属性

>>> f.data
'bar'
>>> Foo.data
'the Foo data attr'
>>> Foo.data = property(lambda self:'xxxxxxxxxxx')
>>> f.data
'xxxxxxxxxxx'
>>> del Foo.data
>>> f.data
'bar'

▲ obj.attr这样的表达式不会从obj开始寻找attr，而是从obj.__class__开始，而且，仅当类中没有名为attr的特性时，Python才会在obj实例中寻找。

特性的文档：

控制台中的help()函数或IDE等工具需要显示特性的文档时，会从特性的__doc__属性中提取信息。

为property对象设置文档字符串的方法时传入doc参数：

weight = property(get_weight,set_weight, doc='weight in kilograms')

使用装饰器创建property对象时，读值方法的文档字符串作为一个整体，变成特性文档。

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class Foo:
    @property
    def bar(self):
        '''The bar attrbute'''
        return self.__dict__['bar']

    @bar.setter
    def bar(self,value):
        self.__dict__['bar'] = value

print(help(Foo.bar))

特性工厂：

def quantity(storage_name):

    def qty_setter(instance,value):
        if value > 0:
            instance.__dict__[storage_name] = value
        else:
            raise ValueError('Value must be > 0')

    def qty_getter(instance):
        return instance.__dict__[storage_name]

    return property(qty_getter,qty_setter)

class LineItem:
    weight = quantity('weight')
    price = quantity('price')

    def __init__(self,description,weight,price):
        self.description = description
        self.weight = weight
        self.price = price

    def subtotal(self):
        return self.weight * self.price

属性删除操作：

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class BlackKnight:
    def __init__(self):
        self.members = ['an arm', 'another arm',
                    'a leg', 'another leg']
        self.phrases = ["'Tis but a scratch.",
                        "It's just a flesh wound.",
                        "I'm invincible!",
                        "All right, we'll call it a draw."]
    @property
    def member(self):
        print('next member is:')
        return self.members[0]
    
    @member.deleter
    def member(self):
        text = 'BLACK KNIGHT (loses {})\n-- {}'
        print(text.format(self.members.pop(0), self.phrases.pop(0)))

六、处理属性的重要属性和函数：

（1）__ class__：

对象所属类的引用（即obj.__class__与type(obj)的作业相同）。

（2）__ dict__：

一个映射，存储对象或类的可写属性。有__dict__属性的对象，任何时候都能随意设置新属性。

如果类有__slots__属性，它的实例可能没有__dict__属性。

（3）__ slots__：

类可以定义这个属性，限制实例能有哪些属性。__slots__属性的值是一个字符串组成的元组，指明允许有的属性。

如果__slots__中没有__dict__，那么该类的实例没有__dict__属性，实例只允许指定民称的属性。

内置函数：

（1）dir([object])：

列出对象的大多数属性。

（2）getattr(object, name[, default])：

从object对象中获取name字符串对应的属性。获取的属性可能来自对象所属的类或超类。

如果没有指定的属性，getattr函数抛出AttributeError异常，或者返回default参数的值。

（3）hasattr(object, name)：

如果object对象中存在指定的属性，或者能以某种方式（继承）通过object对象获取指定的属性，返回True。

（4）setattr(object, name, value)：

把object对象指定的属性值设为value，前提是object对象能接受那个值。这个函数可能会创建一个新属性，或者覆盖现有的属性。

（5）vars([object])

返回object对象的__dict__属性，如果实例所属的类定义了__slots__属性，实例没有__dict__属性，那么vars函数不能处理那个实例！

相反dir函数能处理这样的实例。

如果没有指定参数，那么vars()函数和locals()函数一样，返回表示本地作用域的字典。

处理属性的特殊方法：

（1）__ delattr__(self, name)：

只要使用del语句删除属性，就会调用这个方法。

（2）__ dir__(self)：

把对象传给dir函数时调用，列出属性。

（3）__ getattr__(self, name)：

仅当获取指定的属性失败，搜索过obj、class和超类之后调用。

（4）__ getattribute__(self, name)：

尝试获取指定的属性时总会调用这个方法，不过，寻找的属性时特殊属性或特殊方法时除外。

点号与getattr和hasattr内置函数会触发这个方法。如：obj.attr和getattr(obj, ‘attr’, xx)

调用__getattribute__方法且抛出AttributeError异常时，才会调用__getattr__方法。

为了在获取obj实例的属性不导致无限递归，__ getattribute__方法的实现要使用super().__ getattribute__(obj. name)

（5）__ setter__(self, name, value)：

尝试设置指定的属性时总会调用这个方法。点号和setattr内置函数会触发这个方法。

obj.attr = xx 和 setter(obj,'attr',xx)