Python中描述符protocol 描述符协议__get__和__set__实现原理

描述符是python中用于自定义属性访问行为的对象，其核心在于实现__get__、__set__和__delete__方法。1. __get__用于获取属性值，当访问属性时触发；2. __set__用于设置属性值，控制赋值过程；3. __delete__用于删除属性。描述符必须作为类属性存在才生效，且数据描述符（含__set__或__delete__）优先级高于实例字典。若将值存储在描述符自身，会导致所有实例共享该值，应避免此做法。掌握描述符机制有助于深入理解属性访问、装饰器及property等内置工具的实现原理，并可用于高级特性如类型检查和自动属性管理。

在Python中，描述符（Descriptor）是一种实现特定协议的对象，这个协议包含 __get__、__set__ 和 __delete__ 方法。通过这些方法，我们可以自定义类属性的访问行为。理解描述符的工作机制，有助于更深入掌握属性访问、装饰器、以及像 property 这样的内置工具背后的原理。

描述符协议的基本结构

描述符的核心在于它定义了如何通过类或实例访问属性。一个对象只要实现了以下任意一个方法，就可以被称为描述符：

• __get__(self, instance, owner)：用于获取属性值。
• __set__(self, instance, value)：用于设置属性值。
• __delete__(self, instance)：用于删除属性。

这些方法中的参数含义如下：

• self：描述符实例本身。
• instance：使用该描述符的类实例（如果是通过实例访问的话）。
• owner：使用该描述符的类（即实例所属的类）。

比如，当你访问 obj.attr 时，如果 attr 是一个描述符对象，那么实际上会调用它的 __get__ 方法。

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__get__ 的工作方式

当访问某个属性时，Python解释器会在类和实例的命名空间中查找该属性。如果找到的是一个实现了 __get__ 的对象，并且这个对象是“数据描述符”（有 __set__ 或 __delete__）或者“非数据描述符”，那么就会触发 __get__ 方法。

举个例子：

class MyDescriptor:
    def __get__(self, instance, owner):
        print("Getting value")
        return 42

class MyClass:
    attr = MyDescriptor()

obj = MyClass()
print(obj.attr)

输出为：

Getting value
42

在这个例子中，访问 obj.attr 实际上调用了 MyDescriptor.__get__ 方法。这里的关键点是，描述符必须作为类属性存在于另一个类中才会生效，不能直接赋值给实例属性。

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__set__ 的作用与限制

如果你希望描述符可以控制属性的赋值过程，就需要实现 __set__ 方法。这个方法会在你执行类似 obj.attr = value 的操作时被调用。

来看一个简单的实现：

class MyDescriptor:
    def __get__(self, instance, owner):
        print("Getting value")
        return self.value

    def __set__(self, instance, value):
        print("Setting value")
        self.value = value

class MyClass:
    attr = MyDescriptor()

obj = MyClass()
obj.attr = 100
print(obj.attr)

输出：

Setting value
Getting value
100

注意几点：

• 如果一个描述符没有实现 __set__，那它就是一个“非数据描述符”，这时候实例字典中可以直接覆盖这个属性。
• 如果描述符同时实现了 __get__ 和 __set__，它就是“数据描述符”，这时实例字典中的同名属性会被忽略。
• 描述符的 __set__ 方法通常会把值保存在实例上而不是描述符自身，否则多个实例共享同一个值。

例如，在上面的例子中，如果我们想让每个 MyClass 实例都有自己的值，应该把值存在 instance 上：

def __set__(self, instance, value):
    instance._value = value

def __get__(self, instance, owner):
    return instance._value

这样就能避免不同实例之间的值互相干扰。

常见误区与注意事项

使用描述符时有几个常见的坑需要注意：

• 不要把值存在描述符自己身上：这会导致所有使用该描述符的实例共享同一个值。
• 确保描述符是类属性：如果不是放在类中而是赋值给实例，描述符不会起作用。
• 区分数据描述符和非数据描述符：前者优先级高于实例字典，后者则相反。
• 避免循环引用：在 __get__ 或 __set__ 中不小心修改了自身属性，可能会导致无限递归。

基本上就这些内容了。描述符是Python底层机制的一部分，虽然不常用，但在实现高级特性如类型检查、自动属性管理等方面非常有用。掌握其原理，能让你写出更灵活、可控的类设计。

以上就是Python中描述符protocol 描述符协议__get__和__set__实现原理的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！