一、用屬性替代 getter 或 setter 方法

以下代碼中包含手動實現(xiàn)的 getter（get_ohms) 和 setter（set_ohms） 方法：

class OldResistor(object): def __init__(self, ohms): self._ohms = ohms self.voltage = 0 self.current = 0 def get_ohms(self): return self._ohms def set_ohms(self, ohms): self._ohms = ohmsr0 = OldResistor(50e3)print(f’Before: {r0.get_ohms()}’)r0.set_ohms(10e3)print(f’After: {r0.get_ohms()}’)# => Before: 50000.0# => After: 10000.0

這些工具方法有助于定義類的接口，使得開發(fā)者可以方便地封裝功能、驗證用法并限定取值范圍。但是在 Python 語言中，應(yīng)盡量從簡單的 public 屬性寫起：

class Resistor(object): def __init__(self, ohms): self.ohms = ohms self.voltage = 0 self.current = 0r1 = Resistor(50e3)print(f’Before: {r1.ohms}’)r1.ohms = 10e3print(f’After: {r1.ohms}’)# => Before: 50000.0# => After: 10000.0

訪問實例的屬性則可以直接使用 instance.property 這樣的格式。

如果想在設(shè)置屬性的同時實現(xiàn)其他特殊的行為，如在對上述 Resistor 類的 voltage 屬性賦值時，需要同時修改其 current 屬性。可以借助 @property 裝飾器和 setter 方法實現(xiàn)此類需求：

from resistor import Resistorclass VoltageResistor(Resistor): def __init__(self, ohms): super().__init__(ohms) self._voltage = 0 @property def voltage(self): return self._voltage @voltage.setter def voltage(self, voltage): self._voltage = voltage self.current = self._voltage / self.ohmsr2 = VoltageResistor(1e3)print(f’Before: {r2.current} amps’)r2.voltage = 10print(f’After: {r2.current} amps’)Before: 0 ampsAfter: 0.01 amps

此時設(shè)置 voltage 屬性會執(zhí)行名為 voltage 的 setter 方法，更新當(dāng)前對象的 current 屬性，使得最終的電流值與電壓和電阻相匹配。

@property 的其他使用場景

屬性的 setter 方法里可以包含類型驗證和數(shù)值驗證的代碼：

from resistor import Resistorclass BoundedResistor(Resistor): def __init__(self, ohms): super().__init__(ohms) @property def ohms(self): return self._ohms @ohms.setter def ohms(self, ohms): if ohms <= 0: raise ValueError(’ohms must be > 0’) self._ohms = ohmsr3 = BoundedResistor(1e3)r3.ohms = -5# => ValueError: ohms must be > 0

甚至可以通過 @property 防止繼承自父類的屬性被修改：

from resistor import Resistorclass FixedResistance(Resistor): def __init__(self, ohms): super().__init__(ohms) @property def ohms(self): return self._ohms @ohms.setter def ohms(self, ohms): if hasattr(self, ’_ohms’): raise AttributeError('Can’t set attribute') self._ohms = ohmsr4 = FixedResistance(1e3)r4.ohms = 2e3# => AttributeError: Can’t set attribute

要點

優(yōu)先使用 public 屬性定義類的接口，不手動實現(xiàn) getter 或 setter 方法 在訪問屬性的同時需要表現(xiàn)某些特殊的行為（如類型檢查、限定取值）等，使用 @property @property 的使用需遵循 rule of least surprise 原則，避免不必要的副作用 緩慢或復(fù)雜的工作，應(yīng)放在普通方法中

二、需要復(fù)用的 @property 方法

對于如下需求：編寫一個 Homework 類，其成績屬性在被賦值時需要確保該值大于 0 且小于 100。借助 @property 方法實現(xiàn)起來非常簡單：

class Homework(object): def __init__(self): self._grade = 0 @property def grade(self): return self._grade @grade.setter def grade(self, value): if not (0 <= value <= 100): raise ValueError(’Grade must be between 0 and 100’) self._grade = valuegalileo = Homework()galileo.grade = 95print(galileo.grade)# => 95

假設(shè)上述驗證邏輯需要用在包含多個科目的考試成績上，每個科目都需要單獨計分。則 @property 方法及驗證代碼就要重復(fù)編寫多次，同時這種寫法也不夠通用。

采用 Python 的描述符可以更好地實現(xiàn)上述功能。在下面的代碼中，Exam 類將幾個 Grade 實例作為自己的類屬性，Grade 類則通過 __get__ 和 __set__ 方法實現(xiàn)了描述符協(xié)議。

class Grade(object): def __init__(self): self._value = 0 def __get__(self, instance, instance_type): return self._value def __set__(self, instance, value): if not (0 <= value <= 100): raise ValueError(’Grade must be between 0 and 100’) self._value = valueclass Exam(object): math_grade = Grade() science_grade = Grade()first_exam = Exam()first_exam.math_grade = 82first_exam.science_grade = 99print(’Math’, first_exam.math_grade)print(’Science’, first_exam.science_grade)second_exam = Exam()second_exam.science_grade = 75print(’Second exam science grade’, second_exam.science_grade, ’, right’)print(’First exam science grade’, first_exam.science_grade, ’, wrong’)# => Math 82# => Science 99# => Second exam science grade 75 , right# => First exam science grade 75 , wrong

在對 exam 實例的屬性進(jìn)行賦值操作時：

exam = Exam()exam.math_grade = 40

Python 會將其轉(zhuǎn)譯為如下代碼：

Exam.__dict__[’math_grade’].__set__(exam, 40)

而獲取屬性值的代碼：

print(exam.math_grade)

也會做如下轉(zhuǎn)譯：

print(Exam.__dict__[’math_grade’].__get__(exam, Exam))

但上述實現(xiàn)方法會導(dǎo)致不符合預(yù)期的行為。由于所有的 Exam 實例都會共享同一份 Grade 實例，在多個 Exam 實例上分別操作某一個屬性就會出現(xiàn)錯誤結(jié)果。

second_exam = Exam()second_exam.science_grade = 75print(’Second exam science grade’, second_exam.science_grade, ’, right’)print(’First exam science grade’, first_exam.science_grade, ’, wrong’)# => Second exam science grade 75 , right# => First exam science grade 75 , wrong

可以做出如下改動，將每個 Exam 實例所對應(yīng)的值依次記錄到 Grade 中，用字典結(jié)構(gòu)保存每個實例的狀態(tài)：

class Grade(object): def __init__(self): self._values = {} def __get__(self, instance, instance_type): if instance is None: return self return self._values.get(instance, 0) def __set__(self, instance, value): if not (0 <= value <= 100): raise ValueError(’Grade must be between 0 and 100’) self._values[instance] = valueclass Exam(object): math_grade = Grade() writing_grade = Grade() science_grade = Grade()first_exam = Exam()first_exam.math_grade = 82second_exam = Exam()second_exam.math_grade = 75print(’First exam math grade’, first_exam.math_grade, ’, right’)print(’Second exam math grade’, second_exam.math_grade, ’, right’)# => First exam math grade 82 , right# => Second exam math grade 75 , right

還有另外一個問題是，在程序的生命周期內(nèi)，對于傳給 __set__ 的每個 Exam 實例來說，_values 字典都會保存指向該實例的一份引用，導(dǎo)致該實例的引用計數(shù)無法降為 0 從而無法被 GC 回收。解決方法是將普通字典替換為 WeakKeyDictionary：

from weakref import WeakKeyDictionaryself._values = WeakKeyDictionary()

參考資料

Effective Python

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