Python---14面向對象高級編程（__slots__&@property）

1、使用__slots__

正常狀況下，當咱們定義了一個class，建立了一個class的實例後，咱們能夠給該實例綁定任何屬性和方法，這就是動態語言的靈活性。先定義class：

class Student(object):
    pass

而後，嘗試給實例綁定一個屬性：

>>> s = Student()
>>> s.name = 'Michael' # 動態給實例綁定一個屬性
>>> print(s.name)
Michael

還能夠嘗試給實例綁定一個方法：

>>> def set_age(self, age): # 定義一個函數做爲實例方法
...     self.age = age
...
>>> from types import MethodType
>>> s.set_age = MethodType(set_age, s) # 給實例綁定一個方法
>>> s.set_age(25) # 調用實例方法
>>> s.age # 測試結果
25

可是，給一個實例綁定的方法，對另外一個實例是不起做用的：

>>> s2 = Student() # 建立新的實例
>>> s2.set_age(25) # 嘗試調用方法
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'Student' object has no attribute 'set_age'

爲了給全部實例都綁定方法，能夠給class綁定方法：

>>> def set_score(self, score):
...     self.score = score
...
>>> Student.set_score = set_score

給class綁定方法後，全部實例都可調用：

>>> s.set_score(100)
>>> s.score
100
>>> s2.set_score(99)
>>> s2.score
99

一般狀況下，上面的set_score方法能夠直接定義在class中，但動態綁定容許咱們在程序運行的過程當中動態給class加上功能，這在靜態語言中很難實現。

使用__slots__

可是，若是咱們想要限制實例的屬性怎麼辦？好比，只容許對Student實例添加name和age屬性。

爲了達到限制的目的，Python容許在定義class的時候，定義一個特殊的__slots__變量，來限制該class實例能添加的屬性：

class Student(object):
    __slots__ = ('name', 'age') # 用tuple定義容許綁定的屬性名稱

而後，咱們試試：

>>> s = Student() # 建立新的實例
>>> s.name = 'Michael' # 綁定屬性'name'
>>> s.age = 25 # 綁定屬性'age'
>>> s.score = 99 # 綁定屬性'score'
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'Student' object has no attribute 'score'

因爲'score'沒有被放到__slots__中，因此不能綁定score屬性，試圖綁定score將獲得AttributeError的錯誤。

使用__slots__要注意，__slots__定義的屬性僅對當前類實例起做用，對繼承的子類是不起做用的：

>>> class GraduateStudent(Student):
...     pass
...
>>> g = GraduateStudent()
>>> g.score = 9999

除非在子類中也定義__slots__，這樣，子類實例容許定義的屬性就是自身的__slots__加上父類的__slots__。

 2、使用@property

在綁定屬性時，若是咱們直接把屬性暴露出去，雖然寫起來很簡單，可是，沒辦法檢查參數，致使能夠把成績隨便改：

s = Student()
s.score = 9999

這顯然不合邏輯。爲了限制score的範圍，能夠經過一個set_score()方法來設置成績，再經過一個get_score()來獲取成績，這樣，在set_score()方法裏，就能夠檢查參數：

class Student(object):

    def get_score(self):
         return self._score

    def set_score(self, value):
        if not isinstance(value, int):
            raise ValueError('score must be an integer!')
        if value < 0 or value > 100:
            raise ValueError('score must between 0 ~ 100!')
        self._score = value

如今，對任意的Student實例進行操做，就不能爲所欲爲地設置score了：

>>> s = Student()
>>> s.set_score(60) # ok!
>>> s.get_score()
60
>>> s.set_score(9999)
Traceback (most recent call last):
  ...
ValueError: score must between 0 ~ 100!

可是，上面的調用方法又略顯複雜，沒有直接用屬性這麼直接簡單。

 

有沒有既能檢查參數，又能夠用相似屬性這樣簡單的方式來訪問類的變量呢？對於追求完美的Python程序員來講，這是必需要作到的！

還記得裝飾器（decorator）能夠給函數動態加上功能嗎？

對於類的方法，裝飾器同樣起做用。Python內置的@property裝飾器就是負責把一個方法變成屬性調用的：

class Student(object):

    @property
    def score(self):
        return self._score

    @score.setter
    def score(self, value):
        if not isinstance(value, int):
            raise ValueError('score must be an integer!')
        if value < 0 or value > 100:
            raise ValueError('score must between 0 ~ 100!')
        self._score = value

 

@property的實現比較複雜，咱們先考察如何使用。

把一個getter方法變成屬性，只須要加上@property就能夠了，此時，@property自己又建立了另外一個裝飾器@score.setter，負責把一個setter方法變成屬性賦值，因而，咱們就擁有一個可控的屬性操做：

>>> s = Student()
>>> s.score = 60 # OK，實際轉化爲s.set_score(60)
>>> s.score # OK，實際轉化爲s.get_score()
60
>>> s.score = 9999
Traceback (most recent call last):
  ...
ValueError: score must between 0 ~ 100!

注意到這個神奇的@property，咱們在對實例屬性操做的時候，就知道該屬性極可能不是直接暴露的，而是經過getter和setter方法來實現的。

還能夠定義只讀屬性，只定義getter方法，不定義setter方法就是一個只讀屬性：

class Student(object):

    @property
    def birth(self):
        return self._birth

    @birth.setter
    def birth(self, value):
        self._birth = value

    @property
    def age(self):
        return 2015 - self._birth

 

上面的birth是可讀寫屬性，而age就是一個只讀屬性，由於age能夠根據birth和當前時間計算出來。

小結

@property普遍應用在類的定義中，可讓調用者寫出簡短的代碼，同時保證對參數進行必要的檢查，這樣，程序運行時就減小了出錯的可能性。