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8.15 属性的代理访问

问题

你想将某个实例的属性访问代理到内部另一个实例中去,目的可能是作为继承的一个替代方法或者实现代理模式。

解决方案

简单来说,代理是一种编程模式,它将某个操作转移给另外一个对象来实现。 最简单的形式可能是像下面这样:

class A:
def spam(self, x):
pass

def foo(self):
pass


class B1:
"""简单的代理"""

def __init__(self):
self._a = A()

def spam(self, x):
# Delegate to the internal self._a instance
return self._a.spam(x)

def foo(self):
# Delegate to the internal self._a instance
return self._a.foo()

def bar(self):
pass

如果仅仅就两个方法需要代理,那么像这样写就足够了。但是,如果有大量的方法需要代理, 那么使用 __getattr__() 方法或许或更好些:

class B2:
"""使用__getattr__的代理,代理方法比较多时候"""

def __init__(self):
self._a = A()

def bar(self):
pass

# Expose all of the methods defined on class A
def __getattr__(self, name):
"""这个方法在访问的attribute不存在的时候被调用
the __getattr__() method is actually a fallback method
that only gets called when an attribute is not found"""
return getattr(self._a, name)

__getattr__ 方法是在访问attribute不存在的时候被调用,使用演示:

b = B()
b.bar() # Calls B.bar() (exists on B)
b.spam(42) # Calls B.__getattr__('spam') and delegates to A.spam

另外一个代理例子是实现代理模式,例如:

# A proxy class that wraps around another object, but
# exposes its public attributes
class Proxy:
def __init__(self, obj):
self._obj = obj

# Delegate attribute lookup to internal obj
def __getattr__(self, name):
print('getattr:', name)
return getattr(self._obj, name)

# Delegate attribute assignment
def __setattr__(self, name, value):
if name.startswith('_'):
super().__setattr__(name, value)
else:
print('setattr:', name, value)
setattr(self._obj, name, value)

# Delegate attribute deletion
def __delattr__(self, name):
if name.startswith('_'):
super().__delattr__(name)
else:
print('delattr:', name)
delattr(self._obj, name)

使用这个代理类时,你只需要用它来包装下其他类即可:

class Spam:
def __init__(self, x):
self.x = x

def bar(self, y):
print('Spam.bar:', self.x, y)

# Create an instance
s = Spam(2)
# Create a proxy around it
p = Proxy(s)
# Access the proxy
print(p.x) # Outputs 2
p.bar(3) # Outputs "Spam.bar: 2 3"
p.x = 37 # Changes s.x to 37

通过自定义属性访问方法,你可以用不同方式自定义代理类行为(比如加入日志功能、只读访问等)。

讨论

代理类有时候可以作为继承的替代方案。例如,一个简单的继承如下:

class A:
def spam(self, x):
print('A.spam', x)
def foo(self):
print('A.foo')

class B(A):
def spam(self, x):
print('B.spam')
super().spam(x)
def bar(self):
print('B.bar')

使用代理的话,就是下面这样:

class A:
def spam(self, x):
print('A.spam', x)
def foo(self):
print('A.foo')

class B:
def __init__(self):
self._a = A()
def spam(self, x):
print('B.spam', x)
self._a.spam(x)
def bar(self):
print('B.bar')
def __getattr__(self, name):
return getattr(self._a, name)

当实现代理模式时,还有些细节需要注意。 首先,__getattr__() 实际是一个后备方法,只有在属性不存在时才会调用。 因此,如果代理类实例本身有这个属性的话,那么不会触发这个方法的。 另外,__setattr__()__delattr__() 需要额外的魔法来区分代理实例和被代理实例 _obj 的属性。 一个通常的约定是只代理那些不以下划线 _ 开头的属性(代理类只暴露被代理类的公共属性)。

还有一点需要注意的是,__getattr__() 对于大部分以双下划线(__)开始和结尾的属性并不适用。 比如,考虑如下的类:

class ListLike:
"""__getattr__对于双下划线开始和结尾的方法是不能用的,需要一个个去重定义"""

def __init__(self):
self._items = []

def __getattr__(self, name):
return getattr(self._items, name)

如果是创建一个ListLike对象,会发现它支持普通的列表方法,如append()和insert(), 但是却不支持len()、元素查找等。例如:

>>> a = ListLike()
>>> a.append(2)
>>> a.insert(0, 1)
>>> a.sort()
>>> len(a)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: object of type 'ListLike' has no len()
>>> a[0]
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'ListLike' object does not support indexing
>>>

为了让它支持这些方法,你必须手动的实现这些方法代理:

class ListLike:
"""__getattr__对于双下划线开始和结尾的方法是不能用的,需要一个个去重定义"""

def __init__(self):
self._items = []

def __getattr__(self, name):
return getattr(self._items, name)

# Added special methods to support certain list operations
def __len__(self):
return len(self._items)

def __getitem__(self, index):
return self._items[index]

def __setitem__(self, index, value):
self._items[index] = value

def __delitem__(self, index):
del self._items[index]

11.8小节还有一个在远程方法调用环境中使用代理的例子。