流畅的python第二十章属性描述符学习记录

描述符是对多个属性运用相同存取逻辑的一种方式。例如，Django ORM 和 SQL Alchemy
等 ORM 中的字段类型是描述符，把数据库记录中字段里的数据与 Python 对象的属性对应
起来。
描述符是实现了特定协议的类，这个协议包括 __get__、__set__ 和 __delete__ 方
法。property 类实现了完整的描述符协议。通常，可以只实现部分协议。其实，我们在
真实的代码中见到的大多数描述符只实现了 __get__ 和 __set__ 方法，还有很多只实现
了其中的一个。

描述符是 Python 的独有特征，不仅在应用层中使用，在语言的基础设施中也有用到。除
了特性之外，使用描述符的 Python 功能还有方法及 classmethod 和 staticmethod 装饰
器。理解描述符是精通 Python 的关键。本章的话题就是描述符。

实现了 __get__、__set__ 或 __delete__ 方法的类是描述符。描述符的用法是，创建
一个实例，作为另一个类的类属性。

class Quantity:
    
    def __init__(self, storage_name):
        self.storage_name = storage_name
        
    def __set__(self, instance, value):
        if value > 0:
            instance.__dict__[self.storage_name] = value
        else:
            raise ValueError('value must be > 0')
        
        
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

改进版

class Quantity:
    __counter = 0
    
    def __init__(self):
        cls = self.__class__
        prefix = cls.__name__
        index = cls.__counter
        self.storage_name = '_{}#{}'.format(prefix, index)
        cls.__counter += 1
        
    def __get__(self, instance, owner):
        return getattr(instance, self.storage_name)
    
    def __set__(self, instance, value):
        if value > 0:
            setattr(instance, self.storage_name, value)
        else:
            raise ValueError('value must be > 0')


class LineItem:
    weight = Quantity()
    price = Quantity()

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

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

使用特性工厂函数实现

def quantity():
    try:
        quantity.counter += 1
    except AttributeError:
        quantity.counter = 0
        
    storage_name = '_{}:{}'.format('quantity', quantity.counter)
    
    def qty_getter(instance):
        return getattr(instance, storage_name)

    def qty_setter(instance, value):
        if value > 0:
            setattr(instance, storage_name, value)
        else:
            raise ValueError('value must be > 0')

    return property(qty_getter, qty_setter)

更深入的例子

class AutoStorage:#最基础的类，负责存储属性获取属性值和设置属性值
    __counter = 0
    
    def __init__(self):
        cls = self.__class__
        prefix = cls.__name__
        index = cls.__counter
        self.storage_name = '_{}#{}'.format(prefix, index)
        cls.__counter += 1

    def __get__(self, instance, owner):
        if instance is None:
            return self
        else:
            return getattr(instance, self.storage_name)

    def __set__(self, instance, value):
        setattr(instance, self.storage_name, value)
        
        
class Validated(abc.ABC, AutoStorage):#抽象基类，子类必须实现validate方法，用来验证设置值是否有效
    
    def __set__(self, instance, value):
        value = self.validate(instance, value)
        super().__set__(instance, value)
        
    @abc.abstractmethod
    def validate(self, instance, value):
        """return validated value or raise ValueError"""
        
        
class Quantity(Validated):# 验证设置值是否大于0的验证类
    
    def validate(self, instance, value):
        if value <= 0:
            raise ValueError('value must be > 0')
        return value
    
    
class NonBlank(Validated):# 验证设置值是否为空的验证类
    
    def validate(self, instance, value):
        value = value.strip()
        if len(value) == 0:
            raise ValueError('value cannot be empty or blank')
        return value

覆盖型描述符
实现 __set__ 方法的描述符属于覆盖型描述符，因为虽然描述符是类属性，但是实现
__set__ 方法的话，会覆盖对实例属性的赋值操作

特性也
是覆盖型描述符：如果没提供设值函数，property 类中的 __set__ 方法会抛出
AttributeError 异常，指明那个属性是只读的。

没有 __get__ 方法的覆盖型描述符
通常，覆盖型描述符既会实现 __set__ 方法，也会实现 __get__ 方法，不过也可以只实
现 __set__ 方法，如示例 20-1 所示。此时，只有写操作由描述符处理。通过实例读取描
述符会返回描述符对象本身，因为没有处理读操作的 __get__ 方法。如果直接通过实例
的 __dict__ 属性创建同名实例属性，以后再设置那个属性时，仍会由 __set__ 方法插
手接管，但是读取那个属性的话，就会直接从实例中返回新赋予的值，而不会返回描述符
对象。也就是说，实例属性会遮盖描述符，不过只有读操作是如此

非覆盖型描述符
没有实现 __set__ 方法的描述符是非覆盖型描述符。如果设置了同名的实例属性，描述
符会被遮盖，致使描述符无法处理那个实例的那个属性。方法是以非覆盖型描述符实现
的

描述符用法建议

使用特性以保持简单
　　内置的 property 类创建的其实是覆盖型描述符，__set__ 方法和 __get__ 方法都
实现了，即便不定义设值方法也是如此。特性的 __set__ 方法默认抛出
AttributeError: can't set attribute，因此创建只读属性最简单的方式是使用特
性，这能避免下一条所述的问题。

只读描述符必须有 __set__ 方法
　　如果使用描述符类实现只读属性，要记住，__get__ 和 __set__ 两个方法必须都定
义，否则，实例的同名属性会遮盖描述符。只读属性的 __set__ 方法只需抛出
AttributeError 异常，并提供合适的错误消息。

用于验证的描述符可以只有 __set__ 方法
　　对仅用于验证的描述符来说，__set__ 方法应该检查 value 参数获得的值，如果有
效，使用描述符实例的名称为键，直接在实例的 __dict__ 属性中设置。这样，从实例中
读取同名属性的速度很快，因为不用经过 __get__ 方法处理

仅有 __get__ 方法的描述符可以实现高效缓存
　　如果只编写了 __get__ 方法，那么创建的是非覆盖型描述符。这种描述符可用于执
行某些耗费资源的计算，然后为实例设置同名属性，缓存结果。同名实例属性会遮盖描述
符，因此后续访问会直接从实例的 __dict__ 属性中获取值，而不会再触发描述符的
__get__ 方法。
非特殊的方法可以被实例属性遮盖
　　由于函数和方法只实现了 __get__ 方法，它们不会处理同名实例属性的赋值操作。
因此，像 my_obj.the_method = 7 这样简单赋值之后，后续通过该实例访问
the_method 得到的是数字 7——但是不影响类或其他实例。然而，特殊方法不受这个问
题的影响。解释器只会在类中寻找特殊的方法，也就是说，repr(x) 执行的其实是
x.__class__.__repr__(x)，因此 x 的 __repr__ 属性对 repr(x) 方法调用没有影响。
出于同样的原因，实例的 __getattr__ 属性不会破坏常规的属性访问规则。