Python中的descriptor描述器简明使用指南

当定义迭代器的时候，描述是实现迭代协议的对象，即实现__iter__方法的对象。同理，所谓描述器，即实现了描述符协议，即__get__, __set__, 和 __delete__方法的对象。

单看定义，还是比较抽象的。talk is cheap。看代码吧：

class Webframework(object):
  def __init__(self, name='Flask'):
    self.name = name

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

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


class PythonSite(object):

  webframework = Webframework()

In [1]: PythonSite.webframework
Out[1]: 'Flask'

In [2]: PythonSite.webframework = 'Tornado'

In [3]: PythonSite.webframework
Out[3]: 'Tornado'

定义了一个类Webframework，它实现了描述符协议__get__和__set__，该对象（类也是对象，一切都是对象）即成为了一个描述器。同时实现__get__和__set__的称之为资料描述器（data descriptor）。仅仅实现__get__的则为非描述器。两者的差别是相对于实例的字典的优先级。

如果实例字典中有与描述器同名的属性，如果描述器是资料描述器，优先使用资料描述器，如果是非资料描述器，优先使用字典中的属性。

描述器的调用
对于这类魔法，其调用方法往往不是直接使用的。例如装饰器需要用 @ 符号调用。迭代器通常在迭代过程，或者使用 next 方法调用。描述器则比较简单，对象属性的时候会调用。

In [15]: webframework = Webframework()

In [16]: webframework.__get__(webframework, Webframework)
Out[16]: 'Flask'

描述器的应用
描述器的作用主要在方法和属性的定义上。既然我们可以重新描述类的属性，那么这个魔法就可以改变类的一些行为。最简单的应用则是可以配合装饰器，写一个类属性的缓存。Flask的作者写了一个werkzeug网络工具库，里面就使用描述器的特性，实现了一个缓存器。

class _Missing(object):
  def __repr__(self):
    return 'no value'

  def __reduce__(self):
    return '_missing'


_missing = _Missing()


class cached_property(object):
  def __init__(self, func, name=None, doc=None):
    self.__name__ = name or func.__name__
    self.__module__ = func.__module__
    self.__doc__ = doc or func.__doc__
    self.func = func

  def __get__(self, obj, type=None):
    if obj is None:
      return self
    value = obj.__dict__.get(self.__name__, _missing)
    if value is _missing:
      value = self.func(obj)
      obj.__dict__[self.__name__] = value
    return value


class Foo(object):
  @cached_property
  def foo(self):
    print 'first calculate'
    result = 'this is result'
    return result


f = Foo()

print f.foo  # first calculate this is result
print f.foo  # this is result

运行结果可见，first calculate只在第一次调用时候被计算之后就把结果缓存起来了。这样的好处是在网络编程中，对HTTP协议的解析，通常会把HTTP的header解析成python的一个字典，而在视图函数的时候，可能不知一次的访问这个header，因此把这个header使用描述器缓存起来，可以减少多余的解析。

描述器在python的应用十分广泛，通常是配合装饰器一起使用。强大的魔法来自强大的责任。描述器还可以用来实现ORM中对sql语句的"预编译"。恰当的使用描述器，可以让自己的Python代码更优雅。