这个Python知识点,90的人

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学习Python这么久了，说起Python的优雅之处，能让我脱口而出的，Descriptor（描述符）特性可以排得上号。

描述符是Python语言独有的特性，它不仅在应用层使用，在语言语法糖的实现上也有使用到（在下面的文章会一一介绍）。

当你点进这篇文章时

你也许没学过描述符，甚至没听过描述符。或者你对描述符只是一知半解

无论你是哪种，本篇都将带你全面的学习描述符，一起来感受Python语言的优雅。

1.为什么要使用描述符？

假想你正在给学校写一个成绩管理系统，并没有太多编码经验的你，可能会这样子写。

classStudent:def__init__(self,name,math,chinese,english):self.name=nameself.math=mathself.chinese=chineseself.english=englishdef__repr__(self):return"Student:{},math:{},chinese:{},english:{}".format(self.name,self.math,self.chinese,self.english)

看起来一切都很合理

std1=Student(小明,76,87,68)std1Student:小明,math:76,chinese:87,english:68

但是程序并不像人那么智能，不会自动根据使用场景判断数据的合法性，如果老师在录入成绩的时候，不小心录入了将成绩录成了负数，或者超过，程序是无法感知的。

聪明的你，马上在代码中加入了判断逻辑。

classStudent:def__init__(self,name,math,chinese,english):self.name=nameif0=math=:self.math=mathelse:raiseValueError("Validvaluemustbein[0,]")if0=chinese=:self.chinese=chineseelse:raiseValueError("Validvaluemustbein[0,]")if0=chinese=:self.english=englishelse:raiseValueError("Validvaluemustbein[0,]")def__repr__(self):return"Student:{},math:{},chinese:{},english:{}".format(self.name,self.math,self.chinese,self.english)

这下程序稍微有点人工智能了，能够自己明辨是非了。

程序是智能了，但在__init__里有太多的判断逻辑，很影响代码的可读性。巧的是，你刚好学过Property特性，可以很好的应用在这里。于是你将代码修改成如下，代码的可读性瞬间提升了不少

classStudent:def__init__(self,name,math,chinese,english):self.name=nameself.math=mathself.chinese=chineseself.english=english

propertydefmath(self):returnself._math

math.setterdefmath(self,value):if0=value=:self._math=valueelse:raiseValueError("Validvaluemustbein[0,]")

propertydefchinese(self):returnself._chinese

chinese.setterdefchinese(self,value):if0=value=:self._chinese=valueelse:raiseValueError("Validvaluemustbein[0,]")

propertydefenglish(self):returnself._english

english.setterdefenglish(self,value):if0=value=:self._english=valueelse:raiseValueError("Validvaluemustbein[0,]")def__repr__(self):return"Student:{},math:{},chinese:{},english:{}".format(self.name,self.math,self.chinese,self.english)

程序还是一样的人工智能，非常好。

你以为你写的代码，已经非常优秀，无懈可击了。

没想到，人外有天，你的主管看了你的代码后，深深地叹了口气：类里的三个属性，math、chinese、english，都使用了Property对属性的合法性进行了有效控制。功能上，没有问题，但就是太啰嗦了，三个变量的合法性逻辑都是一样的，只要大于0，小于就可以，代码重复率太高了，这里三个成绩还好，但假设还有地理、生物、历史、化学等十几门的成绩呢，这代码简直没法忍。去了解一下Python的描述符吧。

经过主管的指点，你知道了「描述符」这个东西。怀着一颗敬畏之心，你去搜索了下关于描述符的用法。

其实也很简单，一个实现了描述符协议的类就是一个描述符。

什么描述符协议：在类里实现了__get__()、__set__()、__delete__()其中至少一个方法。

__get__：用于访问属性。它返回属性的值，若属性不存在、不合法等都可以抛出对应的异常。__set__：将在属性分配操作中调用。不会返回任何内容。__delete__：控制删除操作。不会返回内容。

对描述符有了大概的了解后，你开始重写上面的方法。

如前所述，Score类是一个描述符，当从Student的实例访问math、chinese、english这三个属性的时候，都会经过Score类里的三个特殊的方法。这里的Score避免了使用Property出现大量的代码无法复用的尴尬。

classScore:def__init__(self,default=0):self._score=defaultdef__set__(self,instance,value):ifnotisinstance(value,int):raiseTypeError(Scoremustbeinteger)ifnot0=value=:raiseValueError(Validvaluemustbein[0,])self._score=valuedef__get__(self,instance,owner):returnself._scoredef__delete__(self):delself._scoreclassStudent:math=Score(0)chinese=Score(0)english=Score(0)def__init__(self,name,math,chinese,english):self.name=nameself.math=mathself.chinese=chineseself.english=englishdef__repr__(self):return"Student:{},math:{},chinese:{},english:{}".format(self.name,self.math,self.chinese,self.english)

实现的效果和前面的一样，可以对数据的合法性进行有效控制（字段类型、数值区间等）

以上，我举了下具体的实例，从最原始的编码风格到Property，最后引出描述符。由浅入深，一步一步带你感受到描述符的优雅之处。

到这里，你需要记住的只有一点，就是描述符给我们带来的编码上的便利，它在实现保护属性不受修改、属性类型检查的基本功能，同时有大大提高代码的复用率。

2.描述符的访问规则

描述符分两种：

数据描述符：实现了__get__和__set__两种方法的描述符非数据描述符：只实现了__get__一种方法的描述符

你一定会问，他们有什么区别呢？网上的讲解，我看过几个，很多都把一个简单的东西讲得复杂了。

其实就一句话，数据描述器和非数据描述器的区别在于：它们相对于实例的字典的优先级不同。

如果实例字典中有与描述符同名的属性，如果描述符是数据描述符，优先使用数据描述符，如果是非数据描述符，优先使用字典中的属性。

这边还是以上节的成绩管理的例子来说明，方便你理解。

#数据描述符classDataDes:def__init__(self,default=0):self._score=defaultdef__set__(self,instance,value):self._score=valuedef__get__(self,instance,owner):print("访问数据描述符里的__get__")returnself._score#非数据描述符classNoDataDes:def__init__(self,default=0):self._score=defaultdef__get__(self,instance,owner):print("访问非数据描述符里的__get__")returnself._scoreclassStudent:math=DataDes(0)chinese=NoDataDes(0)def__init__(self,name,math,chinese):self.name=nameself.math=mathself.chinese=chinesedef__getattribute__(self,item):print("调用__getattribute__")returnsuper(Student,self).__getattribute__(item)def__repr__(self):return"Student:{},math:{},chinese:{},".format(self.name,self.math,self.chinese)

需要注意的是，math是数据描述符，而chinese是非数据描述符。从下面的验证中，可以看出，当实例属性和数据描述符同名时，会优先访问数据描述符（如下面的math），而当实例属性和非数据描述符同名时，会优先访问实例属性（__getattribute__）

std=Student(xm,88,99)std.math调用__getattribute__访问数据描述符里的__get__88std.chinese调用__getattribute__99

讲完了数据描述符和非数据描述符，我们还需要了解的对象属性的查找规律。

当我们对一个实例属性进行访问时，Python会按obj.__dict__→type(obj).__dict__→type(obj)的父类.__dict__顺序进行查找，如果查找到目标属性并发现是一个描述符，Python会调用描述符协议来改变默认的控制行为。

3.基于描述符如何实现property

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面提到的那些，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。

先来说说property吧。

有了前面的基础，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。

classStudent:def__init__(self,name):self.name=name

propertydefmath(self):returnself._math

math.setterdefmath(self,value):if0=value=:self._math=valueelse:raiseValueError("Validvaluemustbein[0,]")

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：

classTestProperty(object):def__init__(self,fget=None,fset=None,fdel=None,doc=None):self.fget=fgetself.fset=fsetself.fdel=fdelself.__doc__=docdef__get__(self,obj,objtype=None):print("in__get__")ifobjisNone:returnselfifself.fgetisNone:raiseAttributeErrorreturnself.fget(obj)def__set__(self,obj,value):print("in__set__")ifself.fsetisNone:raiseAttributeErrorself.fset(obj,value)def__delete__(self,obj):print("in__delete__")ifself.fdelisNone:raiseAttributeErrorself.fdel(obj)defgetter(self,fget):print("ingetter")returntype(self)(fget,self.fset,self.fdel,self.__doc__)defsetter(self,fset):print("insetter")returntype(self)(self.fget,fset,self.fdel,self.__doc__)defdeleter(self,fdel):print("indeleter")returntype(self)(self.fget,self.fset,fdel,self.__doc__)

然后Student类，我们也相应改成如下

classStudent:def__init__(self,name):self.name=name#其实只有这里改变

TestPropertydefmath(self):returnself._math

math.setterdefmath(self,value):if0=value=:self._math=valueelse:raiseValueError("Validvaluemustbein[0,]")

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mathinsetters1.math=90in__set__s1.mathin__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

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