90% 的 Python 开发者不知道的描述符应用
经过上面的讲解，我们已经知道如何定义描述符，且明白了描述符是如何工作的。
正常人所见过的描述符的用法就是上篇文章提到的那些，我想说的是那只是描述符协议最常见的应用之一，或许你还不知道，其实有很多 Python 的特性的底层实现机制都是基于 描述符协议 的，比如我们熟悉的@property 、@classmethod 、@staticmethod 和 super 等。
如何实现property
先来说说 property 吧。
有了第一篇的基础，我们知道了 property 的基本用法。这里我直接切入主题，从第一篇的例子里精简了一下。
class Student:
def __init__(self, name):
self.name = name
@property
def math(self):
return self._math
@math.setter
def math(self, value):
if 0 <= value <= 100:
self._math = value
else:
raise ValueError("Valid value must be in [0, 100]")
不防再简单回顾一下它的用法，通过property装饰的函数，如例子中的 math 会变成 Student 实例的属性。而对 math 属性赋值会进入 使用 math.setter 装饰函数的逻辑代码块。
为什么说 property 底层是基于描述符协议的呢？通过 PyCharm 点击进入 property 的源码，很可惜，只是一份类似文档一样的伪源码，并没有其具体的实现逻辑。
不过，从这份伪源码的魔法函数结构组成，可以大体知道其实现逻辑。
这里我自己通过模仿其函数结构，结合「描述符协议」来自己实现类 property 特性。
代码如下：
class TestProperty(object):
def __init__(self, fget=None, fset=None, fdel=None, doc=None):
self.fget = fget
self.fset = fset
self.fdel = fdel
self.__doc__ = doc
def __get__(self, obj, objtype=None):
print("in __get__")
if obj is None:
return self
if self.fget is None:
raise AttributeError
return self.fget(obj)
def __set__(self, obj, value):
print("in __set__")
if self.fset is None:
raise AttributeError
self.fset(obj, value)
def __delete__(self, obj):
print("in __delete__")
if self.fdel is None:
raise AttributeError
self.fdel(obj)
def getter(self, fget):
print("in getter")
return type(self)(fget, self.fset, self.fdel, self.__doc__)
def setter(self, fset):
print("in setter")
return type(self)(self.fget, fset, self.fdel, self.__doc__)
def deleter(self, fdel):
print("in deleter")
return type(self)(self.fget, self.fset, fdel, self.__doc__)
然后 Student 类，我们也相应改成如下
class Student:
def __init__(self, name):
self.name = name
# 其实只有这里改变
@TestProperty
def math(self):
return self._math
@math.setter
def math(self, value):
if 0 <= value <= 100:
self._math = value
else:
raise ValueError("Valid value must be in [0, 100]")
为了尽量让你少产生一点疑惑，我这里做两点说明：
-
使用
TestProperty装饰后，math不再是一个函数，而是TestProperty类的一个实例。所以第二个math函数可以使用math.setter来装饰，本质是调用TestProperty.setter来产生一个新的TestProperty实例赋值给第二个math。 -
第一个
math和第二个math是两个不同TestProperty实例。但他们都属于同一个描述符类（TestProperty），当对 math 对于赋值时，就会进入TestProperty.__set__，当对math 进行取值里，就会进入TestProperty.__get__。仔细一看，其实最终访问的还是Student实例的_math属性。
说了这么多，还是运行一下，更加直观一点。
# 运行后，会直接打印这一行，这是在实例化 TestProperty 并赋值给第二个math
in setter
>>>
>>> s1.math = 90
in __set__
>>> s1.math
in __get__
90
对于以上理解 property 的运行原理有困难的同学，请务必参照我上面写的两点说明。如有其他疑问，可以加微信与我进行探讨。
如何实现staticmethod
说完了 property ，这里再来讲讲 @classmethod 和 @staticmethod 的实现原理。
我这里定义了一个类，用了两种方式来实现静态方法。
class Test:
@staticmethod
def myfunc():
print("hello")
# 上下两种写法等价
class Test:
def myfunc():
print("hello")
# 重点：这就是描述符的体现
myfunc = staticmethod(myfunc)
这两种写法是等价的，就好像在 property 一样，其实以下两种写法也是等价的。
@TestProperty
def math(self):
return self._math
math = TestProperty(fget=math)
话题还是转回到 staticmethod 这边来吧。
由上面的注释，可以看出 staticmethod 其实就相当于一个描述符类，而myfunc 在此刻变成了一个描述符。关于 staticmethod 的实现，你可以参照下面这段我自己写的代码，加以理解。
调用这个方法可以知道，每调用一次，它都会经过描述符类的 __get__ 。
>>> Test.myfunc()
in staticmethod __get__
hello
>>> Test().myfunc()
in staticmethod __get__
hello
如何实现classmethod
同样的 classmethod 也是一样。
class classmethod(object):
def __init__(self, f):
self.f = f
def __get__(self, instance, owner=None):
print("in classmethod __get__")
def newfunc(*args):
return self.f(owner, *args)
return newfunc
class Test:
def myfunc(cls):
print("hello")
# 重点：这就是描述符的体现
myfunc = classmethod(myfunc)
验证结果如下
>>> Test.myfunc()
in classmethod __get__
hello
>>> Test().myfunc()
in classmethod __get__
hello
讲完了 property、staticmethod和classmethod 与 描述符的关系。我想你应该对描述符在 Python 中的应用有了更深的理解。对于 super 的实现原理，就交由你来自己完成。
