这个Python知识点，90％初学者没太整明白

Posted 2021-09-05 梦子mengy7762

学习 Python 这么久了，说起 Python 的优雅之处，能让我脱口而出的， Descriptor（描述符）特性可以排得上号。

描述符 是Python 语言独有的特性，它不仅在应用层使用，在语言语法糖的实现上也有使用到（在下面的文章会一一介绍）。

当你点进这篇文章时

你也许没学过描述符，甚至没听过描述符。

或者你对描述符只是一知半解

无论你是哪种，本篇都将带你全面的学习描述符，一起来感受 Python 语言的优雅。

1. 为什么要使用描述符？

假想你正在给学校写一个成绩管理系统，并没有太多编码经验的你，可能会这样子写。

看起来一切都很合理

但是程序并不像人那么智能，不会自动根据使用场景判断数据的合法性，如果老师在录入成绩的时候，不小心录入了将成绩录成了负数，或者超过100，程序是无法感知的。最后，如果你的时间不是很紧张，并且又想python快速的提高，最重要的是不怕吃苦，建议你可以扩我伪xin 762459510 ，那个真的很不错，很多人进步都很快，需要你不怕吃苦哦！大家可以去添加上看一下~

聪明的你，马上在代码中加入了判断逻辑。

这下程序稍微有点人工智能了，能够自己明辨是非了。

程序是智能了，但在里有太多的判断逻辑，很影响代码的可读性。巧的是，你刚好学过 Property 特性，可以很好的应用在这里。于是你将代码修改成如下，代码的可读性瞬间提升了不少

程序还是一样的人工智能，非常好。

你以为你写的代码，已经非常优秀，无懈可击了。

没想到，人外有天，你的主管看了你的代码后，深深地叹了口气：类里的三个属性，math、chinese、english，都使用了 Property 对属性的合法性进行了有效控制。功能上，没有问题，但就是太啰嗦了，三个变量的合法性逻辑都是一样的，只要大于0，小于100 就可以，代码重复率太高了，这里三个成绩还好，但假设还有地理、生物、历史、化学等十几门的成绩呢，这代码简直没法忍。去了解一下 Python 的描述符吧。

经过主管的指点，你知道了「描述符」这个东西。怀着一颗敬畏之心，你去搜索了下关于 描述符的用法。

其实也很简单，一个实现了 的类就是一个描述符。

什么描述符协议：在类里实现了 、、 其中至少一个方法。

：用于访问属性。它返回属性的值，若属性不存在、不合法等都可以抛出对应的异常。

：将在属性分配操作中调用。不会返回任何内容。

：控制删除操作。不会返回内容。

对描述符有了大概的了解后，你开始重写上面的方法。

如前所述，Score 类是一个描述符，当从 Student 的实例访问 math、chinese、english这三个属性的时候，都会经过 Score 类里的三个特殊的方法。这里的 Score 避免了 使用Property 出现大量的代码无法复用的尴尬。

实现的效果和前面的一样，可以对数据的合法性进行有效控制（字段类型、数值区间等）

以上，我举了下具体的实例，从最原始的编码风格到 Property ，最后引出描述符。由浅入深，一步一步带你感受到描述符的优雅之处。

到这里，你需要记住的只有一点，就是描述符给我们带来的编码上的便利，它在实现 、 的基本功能，同时有大大提高代码的复用率。最后，如果你的时间不是很紧张，并且又想python快速的提高，最重要的是不怕吃苦，建议你可以扩我伪xin 762459510 ，那个真的很不错，很多人进步都很快，需要你不怕吃苦哦！大家可以去添加上看一下~

2. 描述符的访问规则

描述符分两种：

数据描述符：实现了 和 两种方法的描述符

非数据描述符：只实现了 一种方法的描述符

你一定会问，他们有什么区别呢？网上的讲解，我看过几个，很多都把一个简单的东西讲得复杂了。

其实就一句话，数据描述器和非数据描述器的区别在于：它们相对于实例的字典的优先级不同。

如果实例字典中有与描述符同名的属性，如果描述符是数据描述符，优先使用数据描述符，如果是非数据描述符，优先使用字典中的属性。

这边还是以上节的成绩管理的例子来说明，方便你理解。

需要注意的是，math 是数据描述符，而 chinese 是非数据描述符。从下面的验证中，可以看出，当实例属性和数据描述符同名时，会优先访问数据描述符（如下面的math），而当实例属性和非数据描述符同名时，会优先访问实例属性（）

讲完了数据描述符和非数据描述符，我们还需要了解的对象属性的查找规律。

当我们对一个实例属性进行访问时，Python 会按 顺序进行查找，如果查找到目标属性并发现是一个描述符，Python 会调用描述符协议来改变默认的控制行为。

3. 基于描述符如何实现property

经过上面的讲解，我们已经知道如何定义描述符，且明白了描述符是如何工作的。

正常人所见过的描述符的用法就是上面提到的那些，我想说的是那只是描述符协议最常见的应用之一，或许你还不知道，其实有很多 Python 的特性的底层实现机制都是基于 的，比如我们熟悉的 、 、 和 等。

先来说说 吧。

有了前面的基础，我们知道了 property 的基本用法。这里我直接切入主题，从第一篇的例子里精简了一下。

不防再简单回顾一下它的用法，通过property装饰的函数，如例子中的 math 会变成 Student 实例的属性。而对 math 属性赋值会进入 使用 装饰函数的逻辑代码块。

为什么说 property 底层是基于描述符协议的呢？通过 PyCharm 点击进入 property 的源码，很可惜，只是一份类似文档一样的伪源码，并没有其具体的实现逻辑。

不过，从这份伪源码的魔法函数结构组成，可以大体知道其实现逻辑。

这里我自己通过模仿其函数结构，结合「描述符协议」来自己实现类 特性。

代码如下：

然后 Student 类，我们也相应改成如下

为了尽量让你少产生一点疑惑，我这里做两点说明：

使用装饰后， 不再是一个函数，而是 类的一个实例。所以第二个math函数可以使用 来装饰，本质是调用 来产生一个新的 实例赋值给第二个。

第一个 和第二个 是两个不同 实例。但他们都属于同一个描述符类（TestProperty），当对 math 对于赋值时，就会进入 ，当对math 进行取值里，就会进入 。仔细一看，其实最终访问的还是Student实例的 属性。最后，如果你的时间不是很紧张，并且又想python快速的提高，最重要的是不怕吃苦，建议你可以扩我伪xin 762459510 ，那个真的很不错，很多人进步都很快，需要你不怕吃苦哦！大家可以去添加上看一下~

说了这么多，还是运行一下，更加直观一点。

对于以上理解 的运行原理有困难的同学，请务必参照我上面写的两点说明。如有其他疑问，可以加微信与我进行探讨。

4. 基于描述符如何实现staticmethod

说完了 ，这里再来讲讲 和 的实现原理。

我这里定义了一个类，用了两种方式来实现静态方法。

这两种写法是等价的，就好像在 一样，其实以下两种写法也是等价的。

话题还是转回到 这边来吧。

由上面的注释，可以看出 其实就相当于一个描述符类，而 在此刻变成了一个描述符。关于 的实现，你可以参照下面这段我自己写的代码，加以理解。

调用这个方法可以知道，每调用一次，它都会经过描述符类的 。

5. 基于描述符如何实现classmethod

同样的 也是一样。

验证结果如下

讲完了 、和 与 描述符的关系。我想你应该对描述符在 Python 中的应用有了更深的理解。对于 super 的实现原理，就交由你来自己完成。

6. 所有实例共享描述符

通过以上内容的学习，你是不是觉得自己已经对描述符足够了解了呢？

可在这里，我想说以上的描述符代码都有问题。

问题在哪里呢？请看下面这个例子。

Student 里没有像前面那样写了构造函数，但是关键不在这儿，没写只是因为没必要写。

然后来看一下会出现什么样的问题呢

从结果上来看，std2 居然共享了 std1 的属性值，只要其中一个实例的变量发生改变，另一个实例的变量也会跟着改变。

探其根因，是由于此时 math，chinese，english 三个全部是类变量，导致 std2 和 std1 在访问 math，chinese，english 这三个变量时，其实都是访问类变量。

问题是不是来了？小明和小强的分数怎么可能是绑定的呢？这很明显与实际业务不符。

使用描述符给我们制造了便利，却无形中给我们带来了麻烦，难道这也是描述符的特性吗？

描述符是个很好用的特性，会出现这个问题，是由于我们之前写的描述符代码都是错误的。

描述符的机制，在我看来，只是抢占了访问顺序，而具体的逻辑却要因地制宜，视情况而定。

如果要把 math，chinese，english 这三个变量变成实例之间相互隔离的属性，应该这么写。

引导程序逻辑进入描述符之后，不管你是获取属性，还是设置属性，都是直接作用于 instance 的。最后，如果你的时间不是很紧张，并且又想python快速的提高，最重要的是不怕吃苦，建议你可以扩我伪xin 762459510 ，那个真的很不错，很多人进步都很快，需要你不怕吃苦哦！大家可以去添加上看一下~

这段代码，你可以仔细和前面的对比一下。

不难看出：

之前的错误代码，更像是把描述符当做了存储节点。

之后的正确代码，则是把描述符直接当做代理，本身不存储值。

以上便是我对描述符的全部分享，希望能对你有所帮助。