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什么是Python描述器？
描述器(Descriptor)是Python中一个强大的特性，它允许开发者自定义属性访问的行为。描述器本质上是实现了特定协议（__get__, __set__ 或 __delete__ 方法）的类。
描述器协议包含三个核心方法：
__get__(self, instance, owner)- 用于访问属性__set__(self, instance, value)- 用于设置属性__delete__(self, instance)- 用于删除属性
描述器在Python内部被广泛使用，包括属性(property)、类方法(classmethod)、静态方法(staticmethod)和槽(slots)等机制都是基于描述器实现的。
属性访问顺序
当访问一个对象的属性时，Python会按照特定的顺序进行查找。理解这个顺序对于掌握描述器的工作机制至关重要。
实例字典
↓
类字典
↓
父类字典
↓
描述器
详细访问顺序
-
1数据描述器（实现__set__或__delete__）
如果类字典中有数据描述器，它优先于实例属性被访问
-
2实例字典
查找实例自身的__dict__
-
3非数据描述器（仅实现__get__）
在类字典中查找非数据描述器
-
4类字典中的普通属性
查找类自身的__dict__
-
5父类链
按照MRO顺序在父类中查找
-
6__getattr__
如果定义了__getattr__方法，则调用它
关键区别： 数据描述器（实现__set__或__delete__）的优先级高于实例字典，而非数据描述器（仅实现__get__）的优先级则低于实例字典。
数据描述器 vs 非数据描述器
数据描述器
同时实现__get__和__set__（或__delete__）方法
- 优先级高于实例属性
- 控制属性的读取和写入
- 典型例子：Python的property
非数据描述器
仅实现__get__方法
- 优先级低于实例属性
- 只控制属性的读取
- 典型例子：类方法(classmethod)
| 描述器类型 | 优先级 | 典型用例 |
|---|---|---|
| 数据描述器 | 最高（高于实例字典） | 属性验证、类型检查 |
| 非数据描述器 | 中等（低于实例字典） | 方法绑定、延迟计算 |
| 普通属性 | 最低 | 常规属性存储 |
代码示例：描述器访问顺序演示
数据描述器示例
class DataDescriptor:
def __get__(self, instance, owner):
print("数据描述器 __get__")
return "数据描述器值"
def __set__(self, instance, value):
print("数据描述器 __set__")
class MyClass:
attr = DataDescriptor()
obj = MyClass()
# 访问属性 - 由描述器处理
print(obj.attr) # 输出: 数据描述器 __get__
# 设置属性 - 由描述器处理
obj.attr = 100 # 输出: 数据描述器 __set__
# 实例属性无法覆盖数据描述器
obj.__dict__["attr"] = "实例属性值"
print(obj.attr) # 仍然输出: 数据描述器 __get__非数据描述器示例
class NonDataDescriptor:
def __get__(self, instance, owner):
print("非数据描述器 __get__")
return "非数据描述器值"
class MyClass:
attr = NonDataDescriptor()
obj = MyClass()
# 访问属性 - 由描述器处理
print(obj.attr) # 输出: 非数据描述器 __get__
# 设置属性 - 直接设置到实例字典
obj.attr = 100 # 没有输出
# 实例属性覆盖非数据描述器
print(obj.attr) # 输出: 100（不再调用描述器）实际应用场景
属性验证
使用数据描述器确保属性值符合特定要求
class PositiveNumber:
def __set__(self, instance, value):
if value <= 0:
raise ValueError("必须是正数")
instance.__dict__[self.name] = value
def __set_name__(self, owner, name):
self.name = name延迟计算
使用非数据描述器实现属性延迟计算
class LazyProperty:
def __init__(self, func):
self.func = func
def __get__(self, instance, owner):
if instance is None:
return self
value = self.func(instance)
setattr(instance, self.func.__name__, value)
return value方法绑定
类方法和静态方法的实现基础
class ClassMethod:
def __init__(self, func):
self.func = func
def __get__(self, instance, owner):
return lambda *args, **kw: self.func(owner, *args, **kw)总结
- Python属性访问遵循特定顺序：数据描述器 > 实例字典 > 非数据描述器 > 类字典 > 父类 > __getattr__
- 数据描述器（实现__set__或__delete__）优先级最高，可以拦截实例属性的设置
- 非数据描述器（仅实现__get__）优先级低于实例字典，可被实例属性覆盖
- 理解描述器访问顺序对于掌握Python高级特性至关重要
- 描述器广泛应用于属性验证、延迟计算、ORM框架等场景
掌握描述器机制可以让你编写更灵活、更强大的Python代码。许多Python高级特性如@property、@classmethod、Django模型字段等都是基于描述器实现的。
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