Python Descriptor(描述符)的实现
描述符(Descriptor)是Python中一个强大的概念。简单来说，描述符是一种实现了特定协议的对象，可以被复用在多个属性上，从而提供了一个方便和灵活的方法来管理Python对象的状态。本文将解释Python中描述符的概念，并通过实现一个简单的描述符类来深入了解描述符的实现。
什么是Python描述符？
在Python中，描述符是一个实现了```__get__```，```__set__```或者```__delete__```中至少一个方法的类。 当一个描述符对象被分配给类中的属性时，它通过这些特殊方法提供了一个统一的接口，从而允许我们访问和修改属性。 这使得Python对象的属性变得更加灵活和动态。
描述符如何工作？
描述符通过实现特定的协议来工作。协议提供了一组规则，它描述了描述符的行为和与其他对象的交互。在Python中，描述符的协议包括以下三个方法：
1.```__get__(self, instance, owner)```： 当我们访问一个属性时，Python会自动调用该方法。 该方法从描述符对象中返回属性值。 如果这个描述符对象是一个类属性，那么instance将为```None```。 如果描述符对象是实例属性，那么instance将为实例对象本身。 owner包含属性的所有者类。
2.```__set__(self, instance, value)```： 当我们试图修改属性的值时，Python将自动调用该方法。该方法将值赋给描述符对象。
3.```__delete__(self, instance)```： 当我们试着删除属性时，Python会自动调用该方法。该方法从描述符对象中删除属性。
当我们使用描述符时，任何可读和可写属性也必须定义```__get__```和```__set__```方法。只读属性只需要```__get__```方法，删除属性只需要```__delete__```方法。
描述符实现举例
现在让我们来实现一个简单的描述符类来更好地了解描述符的实现。
在这个例子中，我们将定义一个描述符```Temperature```，它将协调测量温度值的装置的值。每次我们访问温度属性时，描述符将返回最新值。
class Temperature:
def __init__(self):
self._value = 0
def __get__(self, instance, owner):
return self._value
def __set__(self, instance, value):
self._value = value
上面的代码中，我们定义了描述符```Temperature```类，它有一个属性```_value```来存储最新的温度值。 这个类还实现了```__get__```和```__set__```方法，以便在需要时提供温度值。
现在，我们来定义一个简单的类```Thermometer```，它将使用描述符来协调温度装置的值：
class Thermometer:
temperature = Temperature()
def measure(self):
# get temperature value from sensor
self.temperature = temperature
在上面的代码中，我们定义了类```Thermometer```，它有一个属性```temperature```，该属性指向一个```Temperature```对象。这个类还定义了一个方法```measure()```，该方法用于模拟从传感器获取温度值。
测试描述符类
现在我们已经定义了```Temperature```和```Thermometer```，让我们来测试一下。我们可以创建一个```Thermometer```对象并调用方法```measure()```来模拟从传感器获取温度值。然后，我们将访问```Thermometer```对象的温度属性，以便测试温度值是否被正确地传递。
# create thermometer object
t = Thermometer()
# measure temperature
t.measure()
# check temperature value
assert t.temperature == temperature
在上面的代码中，我们创建了```Thermometer```对象```t```，调用了方法```measure()```以模拟从传感器获取温度值，并使用断言进行检查，以确保我们成功地获取了温度值。
注：Python中的内置描述符
Python中有一些内置的描述符，它们是特殊的Python对象，可用于属性访问控制和实现Python中的高级特性。Python中有三种类型的描述符：
1.数据描述符(实现了```__set__```方法)。
2.非数据描述符(没有实现```__set__```方法)。
3.虚描述符(不提供```__get__```或```__set__```方法)。
以下是Python中的三个内置描述符：
1.```property```： 用于定义由```__get__```，```__set__```和/或```__delete__```方法支持的值。 它允许我们使用本地方法来访问和修改类的实例属性。
2.```classmethod```： 用于在类级别上定义方法，而不是实例级别上定义方法。```classmethod```的调用方是类本身，而不是实例。
3.```staticmethod```： 用于定义在类级别上调用的方法。与```classmethod```不同，```staticmethod```的调用方既不是实例也不是类。这与定义一个模块级函数相同。
总结
Python中的描述符使我们能够在代码中创建动态和灵活的属性。描述符是实现OOP设计的一个强大概念，并构成了Python的核心功能之一。 本文中，我们通过实现一个简单的描述符类来深入了解描述符的实现。 最后，我们审查了Python中的内置描述符```property，classmethod```和```staticmethod```。