实例讲解Python编程中@property装饰器的用法

脚本专栏 2024/11/25 佚名

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取值和赋值

class Actress():
  def __init__(self):
    self.name = 'TianXin'
    self.age = 5

类Actress中有两个成员变量name和age。在外部对类的成员变量的操作，主要包括取值和赋值。简单的取值操作是x=object.var，简单的赋值操作是object.var=value。

> actress = Actress()
> actress.name  #取值操作
'TianXin'
> actress.age    #取值操作
20
> actress.name = 'NoName'   #赋值操作
> actress.name
'NoName'

使用 Getter 和 Setter
上述简单的取值和赋值操作，在某些情况下是不能满足要求的。比如，如果要限制Actress的年龄范围，那么只使用上述简单的赋值操作就不能满足要求了。getter和setter实现这样的要求。

class Actress():
  def __init__(self):
    self._name = 'TianXin'
    self._age = 20

  def getAge(self):
    return self._age

  def setAge(self, age):
    if age > 30:
      raise ValueError
    self._age = age

调用setAge函数可以实现将变量_age的取值范围限制到小于30.

> actress = Actress()
> actress.setAge(28)
> actress.getAge()
28
> actress.setAge(35)
ValueError

使用property
property的定义是：
其中，fget是取值函数，fset是赋值函数，fdel是删除函数。使用property也实现上述对成员变量的取值限制。

class Actress():
  def __init__(self):
    self._name = 'TianXin'
    self._age = 20

  def getAge(self):
    return self._age

  def setAge(self, age):
    if age > 30:
      raise ValueError
    self._age = age 

  age=property(getAge, setAge, None, 'age property')

经过上面的定义后，可以像简单取值和赋值操作一样操作age。比如，

> actress = Actress()
> actress.age
20
> actress.age = 18
> actress.age = 55

ValueError

使用@property
使用@property同样可以实现上述类的定义。

class Actress():
  def __init__(self):
    self._name = 'TianXin'
    self._age = 20

  @property
  def age(self):
    return self._age

  @age.setter
  def age(self, age):
    if age > 30:
      raise ValueError
    self._age = age

使用时的示例：

> actress = Actress()
> actress.age
20
> actress.age = 18
> actress.age = 45
ValueError

Python2 和 Python3中使用property的区别
上述property示例在Python3的环境下有效。在Python2中，使用property时，类定义时需要继承object。否则，property的赋值操作不可使用。

Python2下property的正确使用方式：

class Actress(object):      #差别在这里
  def __init__(self):
    self._name = 'TianXin'
    self._age = 20

  @property
  def age(self):
    return self._age

  @age.setter
  def age(self, age):
    if age > 30:
      raise ValueError
    self._age = age 

  def setName(self, name):
    self._name = name

  def getName(self):
    return self._name

  def delName(self):
    print('Goodbye...')
    del self._name

  name = property(getName, setName, delName, 'name property'

)

实例：快速进行代码重构
从前，Python程序员Alice要打算创建一个代表金钱的类。她的第一个实现形式大概是下面这样：

# 以美元为基础货币的Money类的首个版本
class Money:
  def __init__(self, dollars, cents):
    self.dollars = dollars
    self.cents = cents
    # 还有其他一些方法，我们暂时不必理会

这个类后来被打包到一个Python库里，并且慢慢地被许多不同的应用使用。举个例子，另一个团队中的Python程序员Bob是这样使用Money类的：

money = Money(27, 12)
message = "I have {:d} dollars and {:d} cents."
print(message.format(money.dollars, money.cents))
# "I have 27 dollars and 12 cents."
money.dollars += 2
money.cents += 20
print(message.format(money.dollars, money.cents))
# "I have 29 dollars and 32 cents."

这样使用并没有错，但是却出现了代码可维护性的问题。你发现了吗？

几个月或是几年之后。Alice想要重构Money类的内部实现，不再记录美元和美分，而是仅仅记录美分，因为这样做可以让某些操作简单很多。下面是她很可能会作的修改：

# Money类的第二个版本
class Money:
  def __init__(self, dollars, cents):
    self.total_cents = dollars * 100 + cents

这一修改带来一个后果：引用Money类的每一行代码都必须要调整。有时候很幸运，你就是所有这些代码的维护者，只需要自己直接重构即可。但是Alice的情况就没有这么好了；许多团队都复用了她的代码。因此，她需要协调他们的代码库与自己的修改保持一致，也许甚至要经历一段特别痛苦、漫长的正式弃用过程（deprecation process）。

幸运的是，Alice知道一种更好的解决办法，可以避免这个令人头疼的局面出现：使用Python内建的property装饰器。@property一般应用在Python方法上，可以有效地将属性访问（attribute access）变成方法调用（method call）。举个例子，暂时将Money类抛至一边，假设有一个代表人类的Person类（class）：

class Person:
  def __init__(self, first, last):
    self.first = first
    self.last = last
  @property
  def full_name(self):
    return '{} {}'.format(self.first, self.last)

代码样式不同，是因为之前用的工具出问题了。—EarlGrey

请注意full_name方法。除了在def语句上方装饰了@property之外，该方法的声明没有什么不同的地方。但是，这却改变了Person对象的运作方式：

> buddy = Person('Jonathan', 'Doe')
> buddy.full_name
'Jonathan Doe'

我们发现，尽管full_name被定义为一个方法，但却可以通过变量属性的方式访问。在最后一行代码中没有()操作符；我并没有调用full_name方法。我们所做的，可以说是创建了某种动态属性。

回到本文中的Money类，Alice对它作了如下修改：

# Money类的最终版本
class Money:
  def __init__(self, dollars, cents):
    self.total_cents = dollars * 100 + cents
  # Getter and setter for dollars...
  @property
  def dollars(self):
    return self.total_cents // 100;
  @dollars.setter
  def dollars(self, new_dollars):
    self.total_cents = 100 * new_dollars + self.cents
    # And the getter and setter for cents.
  @property
  def cents(self):
    return self.total_cents % 100;
  @cents.setter
  def cents(self, new_cents):
    self.total_cents = 100 * self.dollars + new_cents

除了使用@property装饰器定义了dollars属性的getter外，Alice还利用@dollars.setter创建了一个setter。Alice还对cents`属性作了类似处理。

那么现在，Bob的代码要做哪些相应的修改呢？根本不用改！

# 他的代码完全没有变动，但是却可以正常调用Money类。
money = Money(27, 12)
message = "I have {:d} dollars and {:d} cents."
print(message.format(money.dollars, money.cents))
# "I have 27 dollars and 12 cents."
money.dollars += 2
money.cents += 20
print(message.format(money.dollars, money.cents))
# "I have 29 dollars and 32 cents."# 代码逻辑也没有问题。
money.cents += 112
print(message.format(money.dollars, money.cents))
# "I have 30 dollars and 44 cents."

事实上，所有使用了Money类的代码都不需要进行修改。Bob不知道或根本不在乎Alice去除了类中的dollars和cents属性：他的代码还是和以前一样正常执行。唯一修改过的代码就是Money类本身。

正是由于Python中处理装饰器的方式，你可以在类中自由使用简单的属性。如果你所写的类改变了管理状态的方法，你可以自信地通过@property装饰器对这个类（且只有这个类）进行修改。这是一个共赢的方法！相反，在Java等语言中，程序员必须主动去定义访问属性的方法（例如getDollars或setCents）。

最后要提示大家：这种方法对于那些被其他程序员和团队复用的代码最为重要。假设仅仅是在你自己一个维护的应用中创建一个类似Money的类，那么如果你改变了Money的接口，你只需要重构自己的代码就可以。这种情况下，你没有必要像上面说的那样使用@property装饰器。

Python,property,装饰器