python反射機(jī)制是什么

這篇文章將為大家詳細(xì)講解有關(guān)python反射機(jī)制是什么，文章內(nèi)容質(zhì)量較高，因此小編分享給大家做個(gè)參考，希望大家閱讀完這篇文章后對(duì)相關(guān)知識(shí)有一定的了解。

反射

反射機(jī)制就是在運(yùn)行時(shí)，動(dòng)態(tài)的確定對(duì)象的類(lèi)型，并可以通過(guò)字符串調(diào)用對(duì)象屬性、方法、導(dǎo)入模塊，是一種基于字符串的事件驅(qū)動(dòng)。

解釋型語(yǔ)言：程序不需要編譯，程序在運(yùn)行時(shí)才翻譯成機(jī)器語(yǔ)言，每執(zhí)行一次都要翻譯一次。因此效率比較低。相對(duì)于編譯型語(yǔ)言存在
的，源代碼不是直接翻譯成機(jī)器語(yǔ)言，而是先翻譯成中間代碼，再由解釋器對(duì)中間代碼進(jìn)行解釋運(yùn)行。
比如Python/JavaScript / Perl /Shell等都是解釋型語(yǔ)言。

python是一門(mén)解釋型語(yǔ)言，因此對(duì)于反射機(jī)制支持很好。在python中支持反射機(jī)制的函數(shù)有g(shù)etattr()、setattr()、delattr()、exec()、eval()、__import__，這些函數(shù)都可以執(zhí)行字符串。

eval

計(jì)算指定表達(dá)式的值。它只能執(zhí)行單個(gè)表達(dá)式，而不能是復(fù)雜的代碼邏輯。而且不能是賦值表達(dá)式。

單個(gè)表達(dá)式

a = "12 + 43"b = eval(a)
print(b)

復(fù)雜表達(dá)式

a = "print(12 + 43); print(1111)"b = eval(a)
print(b)# 輸出：Traceback (most recent call last):
  File "xxxx.py", line 10, in <module>
    b = eval(a)
  File "<string>", line 1
    print(12 + 43); print(1111)
                  ^
SyntaxError: invalid syntax

賦值

a = 1b = eval("a = 21")
print(b)

通常我們使用eval的時(shí)候，主要是使用它的返回值，獲取表達(dá)式計(jì)算出的值

exec

執(zhí)行復(fù)雜表達(dá)式，返回值永遠(yuǎn)都是None

b = exec("aa = 21")
print(b)      # None，exec返回值為Noneprint(aa)    # 21，exec執(zhí)行了賦值語(yǔ)句，并定義了aa變量

執(zhí)行復(fù)雜語(yǔ)句

a = '''ret = []
for i in range(10):
    ret.append(i)'''exec(a)
print(ret)   # [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

導(dǎo)入模塊

# 導(dǎo)入模塊exec("import config")
print(config.KEYWORD)# 動(dòng)態(tài)創(chuàng)建類(lèi)class Base:
    def __init__(self):
        print("Base")

a = "Base"exec(a+"()")

導(dǎo)入模塊這個(gè)功能就非常屌了，這樣我們就可以動(dòng)態(tài)的創(chuàng)建各種模塊類(lèi)。

eval()函數(shù)和exec()函數(shù)的區(qū)別：
eval()函數(shù)只能計(jì)算單個(gè)表達(dá)式的值，而exec()函數(shù)可以動(dòng)態(tài)運(yùn)行代碼段。
eval()函數(shù)可以有返回值，而exec()函數(shù)返回值永遠(yuǎn)為None。

看一下這個(gè)例子

class Base:
    def __init__(self):
        print("Base")    def test(self):
        print("test")        return "Base::test"

如果我們想通過(guò)字符串來(lái)調(diào)用a對(duì)象的test方法，應(yīng)該怎么做呢，如果要獲取返回值，那么可以使用

b = eval("a.test()")
print(b)

輸出：

test
Base::test

如果不需要獲取返回值，那么可以使用exec，exec("a.test()")，輸出：test

雖然我們可以使用eval和exec來(lái)執(zhí)行以上代碼，但是這種方式有一個(gè)缺陷，假如這個(gè)屬性是不存在的，那么這種調(diào)用就會(huì)報(bào)錯(cuò)。那么做好的方式是什么呢？先判斷屬性是否存在，如果存在就調(diào)用，不存在就不調(diào)用，python為我們提供了一套方法：hasattr、getattr、setattr、delattr

hasattr

def hasattr(*args, **kwargs): # real signature unknown
    """
    Return whether the object has an attribute with the given name.
    
    This is done by calling getattr(obj, name) and catching AttributeError.
    """
    pass

通過(guò)源碼注釋我們知道，它返回對(duì)象是否具有指定名稱(chēng)的屬性。而且它是通過(guò)調(diào)用getattr并捕獲AttributeError異常來(lái)判斷的。就像上面的屬性調(diào)用，我們就可以使用hasattr(a, "test")來(lái)判斷，通過(guò)源碼注釋我們也可以思考一下，eval這種是不是也可以實(shí)現(xiàn)這種方法呢？

def has_attr(obj, name):
    try:
        eval("obj.%s()" % name)        return True
    except AttributeError as e:        return Falsea = Base()if has_attr(a, "test"):
    eval("a.test()")# 輸出：Base
test
test

但是這種方式是有缺陷的，因?yàn)閠est輸出了兩次，因?yàn)槲覀冋{(diào)用了兩次test()，這跟我們想要的效果不一樣。如果用hasattr呢，這個(gè)函數(shù)就不會(huì)在判斷的時(shí)候調(diào)用一次了。

getattr()

有了判斷屬性是否存在的函數(shù)，那么就得有獲取屬性的函數(shù)了

def getattr(object, name, default=None): # known special case of getattr
    """
    getattr(object, name[, default]) -> value
    
    Get a named attribute from an object; getattr(x, 'y') is equivalent to x.y.
    When a default argument is given, it is returned when the attribute doesn't
    exist; without it, an exception is raised in that case.
    """
    pass

從源碼注釋我們就能知道獲取object對(duì)象的名為name的屬性，想到與object.name，如果提供了default參數(shù)，那么當(dāng)屬性不存在的時(shí)候，就會(huì)返回默認(rèn)值。同樣是上面的例子：

a = Base()if hasattr(a, "test"):
    func = getattr(a, "test")
    func()# 輸出：Base
test

從例子中我們可以看出，hasattr并沒(méi)有調(diào)用test函數(shù)，而且getattr獲取到的是函數(shù)對(duì)象，也沒(méi)有調(diào)用它，通過(guò)我們主動(dòng)執(zhí)行func()才執(zhí)行了a.test()函數(shù)，這樣相比于exec和eval就靈活了許多。

setattr

判斷和獲取屬性有了，那么設(shè)置屬性也是需要的

def setattr(x, y, v): # real signature unknown; restored from __doc__
    """
    Sets the named attribute on the given object to the specified value.
    
    setattr(x, 'y', v) is equivalent to ``x.y = v''
    """
    pass

將一個(gè)特殊值設(shè)置給object對(duì)象的name屬性，相當(dāng)于x.y = v

class Base:
    def __init__(self):
        self.name = "name"a = Base()
setattr(a, "name", "zhangsan")
print(a.name)                    # 改變?cè)袑傩缘闹祍etattr(a, "age", 32)
print(getattr(a, "age"))      # 新增不存在的屬性，并設(shè)置值

雖然setattr(a, "age", 32)等于a.age=32，但是我們不要忘了，這是通過(guò)一個(gè)字符串來(lái)增加的屬性。

判斷、獲取、增加都有了，當(dāng)然還有刪除delattr，這個(gè)我們就不詳述了，接下來(lái)我們要看一個(gè)比較重要的方法。

import

在學(xué)習(xí)exec的時(shí)候，我們有一個(gè)例子，導(dǎo)入配置文件exec("import config")，針對(duì)這種方式python也為我們提供了更好的方法。

def __import__(name, globals=None, locals=None, fromlist=(), level=0): 
# real signature unknown; restored from __doc__
    """
    __import__(name, globals=None, locals=None, fromlist=(), level=0) -> module
    
    Import a module. Because this function is meant for use by the Python
    interpreter and not for general use, it is better to use
    importlib.import_module() to programmatically import a module.
    
    The globals argument is only used to determine the context;
    they are not modified.  The locals argument is unused.  The fromlist
    should be a list of names to emulate ``from name import ...'', or an
    empty list to emulate ``import name''.
    When importing a module from a package, note that __import__('A.B', ...)
    returns package A when fromlist is empty, but its submodule B when
    fromlist is not empty.  The level argument is used to determine whether to
    perform absolute or relative imports: 0 is absolute, while a positive number
    is the number of parent directories to search relative to the current module.
    """
    pass

在這里我們最需要關(guān)注的是formlist參數(shù)，先看一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：

a = __import__("config")
print(a.KEYWORD)

config是一個(gè)py腳本-config.py，內(nèi)部有一個(gè)變量KEYWORD，我們要通過(guò)其他py模塊來(lái)導(dǎo)入這個(gè)文件，使用__import__我們就可以把它導(dǎo)入為一個(gè)對(duì)象，然后使用對(duì)象的方式去調(diào)用，而不是一直用exec字符串的形式去調(diào)用。上面我們說(shuō)了formlist這個(gè)參數(shù)需要關(guān)注，為什么呢？我們新增了一個(gè)模塊：comm。模塊內(nèi)有一個(gè)腳本function.py

# function.pydef comm_function():
    print("test_module")

我們現(xiàn)在想通過(guò)動(dòng)態(tài)引入的方式調(diào)用comm_function函數(shù)，那么按照上面的方式來(lái)

a = __import__("comm.function")
a.comm_function()

結(jié)果輸出：

Traceback (most recent call last):
  File "xxx.py", line 10, in <module>
    print(a.comm_function())
AttributeError: module 'comm' has no attribute 'comm_function'

意思是comm模塊沒(méi)有comm_function這個(gè)屬性，為什么是comm模塊而不是function呢？我們可以打印一下模塊的引入名稱(chēng)print(a.__name__)，打印的結(jié)果是comm，就是說(shuō)我們通過(guò)上面的方式只是引入comm，而不是function。其實(shí)通過(guò)源碼注釋我們就知道了，__import__(A.B)，如果fromlist為空，返回的是A包，如果不為空，則返回其子包B。修改一下我們的代碼：

a = __import__("comm.function", fromlist=True)
print(a.__name__)
a.comm_function()# 輸出：comm.function
test_module

引入的模塊和執(zhí)行函數(shù)都正確了，符合了我們的預(yù)期要求。

總結(jié)

通過(guò)以上的函數(shù)學(xué)習(xí)，其中有常用的，也有不常用的，但是這些函數(shù)在我們進(jìn)行框架設(shè)計(jì)時(shí)是必不可少的，尤其是__import__，接下來(lái)我們還會(huì)繼續(xù)看框架設(shè)計(jì)中最重要的一個(gè)概念--元編程。學(xué)完了這些概念就可以設(shè)計(jì)框架了。開(kāi)玩笑的，哪有那么簡(jiǎn)單。閱讀源碼是一種增長(zhǎng)知識(shí)的最快捷方式，但是前提是基礎(chǔ)一定要打好。否則看源碼是一頭霧水。我們整理完這些概念后，在找?guī)讉€(gè)源碼庫(kù)看看，學(xué)習(xí)一下里面的設(shè)計(jì)理念。

關(guān)于python反射機(jī)制是什么就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對(duì)大家有一定的幫助，可以學(xué)到更多知識(shí)。如果覺(jué)得文章不錯(cuò)，可以把它分享出去讓更多的人看到。