Python进阶：反射

反射简介

反射就是通过字符串的形式去对象（模块）中操作（查找/获取/删除/添加）成员，一种基于字符串的事件驱动。简单说，在Python中，能够通过一个对象，找出其type、class、attribute或method的能力，称为反射或自省。

具有反射能力的函数有type(),isinstance()，getattr()等。

可使用反射的地方：

• 反射类中的变量：静态属性,类方法，静态方法；
• 反射对象中的变量、对象属性、普通方法；
• 反射模块中的变量；
• 反射本文件中的变量。

为了方便阐述反射的用法，先定义一个类：

class Point:
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y
        
    def __str__(self):
        return "{} and {}".format(self.x, self.y)
    
    def show(self):
        print(self.x, self.y)
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先对类实例化，然后看一下__dict__方法。

>>> p = Point(4, 5)
>>> print(p)
4 and 5
>>> print(p.__dict__)
{'x': 4, 'y': 5}

>>> p.__dict__['y'] = 16
>>> print(p.__dict__)
{'x': 4, 'y': 16}
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上例通过属性字典__dict__来访问对象的属性，本质上就是利用反射的能力，但是上面的例子中，访问的方式不优雅，Python提供了内置的函数。

反射用法

getattr

判断类、对象或者模块中是否有相应的属性或方法。
用法：

getattr(obj, str, default=None) 
1

判断obj中是否有str属性，有就返回，没有时如果有传入第三参数就返回第三参数，没有就报错。

例子1：下面两个函数等价。

>>> print(p.__dict__)
{'x': 4, 'y': 16}
>>> print(getattr(p, '__dict__'))
{'x': 4, 'y': 16}
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这验证了上面说的__dict__本质上就是利用反射的能力。

例子2：getattr()使用方法

>>> p = Point(4, 5)
>>> getattr(p, "x")
4
>>> getattr(p, "y")
16
>>> print(getattr(p, '__dict__'))
{'x': 4, 'y': 5}

>>> getattr(p, "z", "NotFound")
'NotFound'
>>> getattr(p, "z")
Traceback (most recent call last):
  File "D:\Anaconda3\lib\site-packages\IPython\core\interactiveshell.py", line 3331, in run_code
    exec(code_obj, self.user_global_ns, self.user_ns)
  File "", line 1, in <module>
    getattr(p, "z")
AttributeError: 'Point' object has no attribute 'z'
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settattr

设置属性object的属性，存在则覆盖，不存在则新增。第三参数为新的属性值。

setattr(object, name, value)
1

例子：settattr()使用方法

>>> p1 = Point(4, 5)
>>> p2 = Point(10, 10)

>>> print(p1.__dict__)
{'x': 4, 'y': 5}
>>> print(p2.__dict__)
{'x': 10, 'y': 10}

>>> setattr(p1, 'y', 16)
>>> setattr(p1, 'z', 10)
>>> print(p1.__dict__)
{'x': 4, 'y': 16, 'z': 10}
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hasattr

判断对象是否有这个名字的属性，有就返回True，没有就返回False。name必须为字符串

hasaattr(object,name)
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例子：动态调用方法

>>> if hasattr(p1, 'show'):
>>>     print(getattr(p1, 'show'))
    
<bound method Point.show of <__main__.Point object at 0x0000014572376488>>
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动态增加方法

>>> if not hasattr(Point, 'add'):
>>>     setattr(Point, 'add', lambda self, other: Point(self.x + other.x, self.y + other.y))
    
>>> print(Point.add)
<function <lambda> at 0x0000014572371558>
>>> print(p1.add)
<bound method <lambda> of <__main__.Point object at 0x0000014572376488>>
>>> print(p1.add(p2))
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>>> if not hasattr(p1, 'sub'):
>>>     setattr(p1, 'sub', lambda self, other: Point(self.x - other.x, self.y - other.y))

>>> print(p1.sub(p1, p2))
-6 and 6

>>> print(p1.__dict__)
{'x': 4, 'y': 16, 'z': 10, 'sub': <function <lambda> at 0x0000014572381DC8>}

>>> print(Point.__dict__)
{'__module__': '__main__', '__init__': <function Point.__init__ at 0x00000145722E04C8>, '__str__': <function Point.__str__ at 0x00000145722E0318>, 'show': <function Point.show at 0x00000145722E0288>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Point' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Point' objects>, '__doc__': None, 'add': <function <lambda> at 0x0000014572371558>}
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反射相关的魔术方法

getattr()

class Base:
    n = 0
    
class Point(Base):
    z = 6
    
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y
        
    def show(self):
        print(self.x, self.y)
        
    def __getattr__(self, item):
        return item
    
>>> p1.x
4
>>> p1.z
6
>>> p1.n
0
>>> p1.t
't'
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实例属性会按照继承关系寻找，如果找不到，就会执行__getattr__()方法，如果没有这个方法，就会抛出AttributeError异常标识找不到属性。

setattr()

class Base:
    n = 0
    
class Point(Base):
    z = 6
    
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y
        
    def show(self):
        print(self.x, self.y)
        
    def __getattr__(self, item):
        return item
    
    def __setattr__(self, key, value):
        print(key, value)
        
# --------------------------------------------------
>>> p1 = Point(4, 5)
x 4
y 5
>>> print(p1.x)
x
>>> print(p1.z)
6
>>> print(p1.n)
0
>>> print(p1.t)
t
# --------------------------------------------------
>>> p1.x = 50
>>> print(p1.x)
x
>>> print(p1.__dict__)
{}
>>> p1.__dict__['x'] = 60
>>> print(p1.__dict__)
{'x': 60}
>>> p1.x
60
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实例通过.点号设置属性，例如self.x=x，就会调用__setattr__()，属性要加到实例的__dict__中，就需要自己完成。

setattr()方法，可以拦截堆实例属性的增加，修改操作，如果要设置生效，需要自己操作实例的__dict__。

class Base:
    n = 200
    
class A(Base):
    z = 100
    d = {}
    
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        setattr(self, 'y', y)
        self.__dict__['a'] = 5
        
    def __getattr__(self, item):
        print(item)
        return self.d[item]
    
    def __setattr__(self, key, value):
        print(key, value)
        self.d[key] = value
        
>>> a = A(4, 5)
x 4
y 5
>>> print(a.__dict__)
{'a': 5}
>>> print(A.__dict__)
A.__dict__
mappingproxy({'__module__': '__main__',
              'z': 100,
              'd': {'x': 4, 'y': 5},
              '__init__': <function __main__.A.__init__(self, x, y)>,
              '__getattr__': <function __main__.A.__getattr__(self, item)>,
              '__setattr__': <function __main__.A.__setattr__(self, key, value)>,
              '__doc__': None})
>>> print(a.x, a.y)
x
y
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>>> print(a.a)
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delattr()

class Point:
    z = 5
    
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y
        
    def __delattr__(self, item):
        print(item)
        p = Point(14, 5)

        
>>> p = Point(3, 4)
>>> del p.x
x
>>> p.z=15
>>> del p.z
z
>>> del p.Z        
Z
>>> print(Point.__dict__)
{'__module__': '__main__', 'z': 5, '__init__': <function Point.__init__ at 0x0000019E93B01318>, '__delattr__': <function Point.__delattr__ at 0x0000019E93B013A8>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Point' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Point' objects>, '__doc__': None}
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getattribute()

class Base:
    n = 0
    
class Point(Base):
    z = 6
    
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y
        
    def __getattr__(self, item):
        return item
    
    def __getattribute__(self, item):
        return item
     
>>> p1 = Point(4, 5)
>>> print(p1.__dict__)
__dict__
>>> print(p1.x)
x
>>> print(p1.z)
z
>>> print(p1.n)
n
>>> print(p1.t)
t
>>> print(Point.__dict__)
{'__module__': '__main__', 'z': 6, '__init__': <function Point.__init__ at 0x000001F5EB7063A8>, '__getattr__': <function Point.__getattr__ at 0x000001F5EB706558>, '__getattribute__': <function Point.__getattribute__ at 0x000001F5EB706168>, '__doc__': None}
>>> print(Point.z)
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实例的所有的属性访问，第一个都会调用__getattribute__方法，它阻止了属性的查找，该方法应该返回值或者抛出一个AttributeError异常。

• 该方法的返回值将作为属性查找的结果。
• 如果抛出AttributeError异常，则会直接调用__getattr__方法，因为属性没有找到，__getattribute__方法中为了避免在该方法中无限递归，它的实现应该永远调用基类的同名方法以访问需要的任何属性。

需要注意的是，除非明确知道__getattrtbute__方法用来做什么，否则不要使用。

使用场景

• input
  用户输入的如果是a，那么就打印1，如果输入的是b就打印2
• 文件
  从文件中读出的字符串，想转换成变量的名字
• 网络
  将网络传输的字符串转换成变量的名字

参考

• https://www.jianshu.com/u/8f2987e2f9fb
• https://blog.csdn.net/qq_36883141/article/details/90548486