屬性

類屬性和實(shí)例屬性

屬性是面向?qū)ο蟮慕蟹ǎc變量一樣是用來存放程序運(yùn)行時(shí)需要用到的數(shù)據(jù)。區(qū)別在于，屬性一定有一個(gè)宿主堪嫂，根據(jù)數(shù)組的不同，分為類屬性和實(shí)例屬性：

• 類屬性：屬性的宿主是類對象木柬，類的實(shí)例共享這個(gè)屬性皆串。任何一個(gè)類實(shí)例對類屬性進(jìn)行修改，其他類實(shí)例訪問這個(gè)類屬性的時(shí)候眉枕，值也相應(yīng)的發(fā)生變化恶复。
• 實(shí)例屬性：屬性的宿主是實(shí)例對象，類的實(shí)例和實(shí)例之間各自保存實(shí)例屬性速挑，實(shí)例屬性的修改僅對修改該屬性的實(shí)例生效谤牡。

申明：為了描述上的方便，下文中遵循下面兩個(gè)規(guī)則：

• class.xxxxx - 表示類屬性
• obj.xxxxx - 表示實(shí)例屬性

類屬性和實(shí)例屬性的定義方式分別有兩種姥宝，一種在類內(nèi)部添加拓哟，另一種是在類外部添加，如下面代碼所示：

class ChinesePeople:
    # Class Attribute
    country = 'China'

    def __init__(self, name):
        # Instance Attribute
        self.name = name

p1 = ChinesePeople('Bill')
print(p1.name, p1.country, ChinesePeople.country)

p1.age = 18
ChinesePeople.color = 'yellow'
print(p1.age, p1.color, ChinesePeople.color)

#### Outputs ###
Bill China China
18 yellow yellow

上面的示例代碼涉及到屬性的創(chuàng)建和訪問伶授。對于屬性的刪除断序，用關(guān)鍵字del即可，即del class.attr/del obj.attr糜烹。實(shí)例屬性只能通過實(shí)例對象來訪問违诗，但是類屬性即可以通過類對象也可以通過實(shí)例對象來訪問。之所以這樣疮蹦，這和屬性的存儲和查找是關(guān)聯(lián)的诸迟。

在Python中，屬性和方法都是保存在dict這個(gè)內(nèi)置的字典中愕乎。相應(yīng)的阵苇，類屬性則保存在class.dict中，實(shí)例屬性保存在obj.dict中感论。因此绅项，對于類屬性和實(shí)例屬性的訪問，遵循以下規(guī)則：

• class.attr：通過類對象訪問類屬性比肄，那么直接去class.dict中查找快耿，找不到則拋出異常。
• obj.attr：通過實(shí)例對象訪問實(shí)例屬性或者類屬性芳绩，遵循一樣的順序掀亥。也就是，先從obj.dict中查找妥色，如果找不過則從class.__dict__（實(shí)際是obj.__class__.__dict__）中查找搪花，如果還是找不到，則拋出異常。
• 相應(yīng)的撮竿，當(dāng)適用del關(guān)鍵字刪除實(shí)例屬性或者類屬性的時(shí)候丁稀，對應(yīng)的從相應(yīng)的dict中刪除對應(yīng)項(xiàng)。

我們可以通過打印出dict的值來了解上面的規(guī)則：

print(p1.__dict__)
print(ChinesePeople.__dict__)

del p1.name
del ChinesePeople.country

print(p1.__dict__)
print(ChinesePeople.__dict__)

#### Outputs ###
# p1.__dict__
{'name': 'Bill', 'age': 18} 

#ChinesePeople.__dict__
{'__module__': '__main__', 'country': 'China', '__init__': <function ChinesePeople.__init__ at 0x10df72a60>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'ChinesePeople' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'ChinesePeople' objects>, '__doc__': None, 'color': 'yellow'} 

# p1.__dict__
{'age': 18}

#ChinesePeople.__dict__
{'__module__': '__main__', '__init__': <function ChinesePeople.__init__ at 0x10d6c5a60>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'ChinesePeople' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'ChinesePeople' objects>, '__doc__': None, 'color': 'yellow'}

上面提到倚聚，通過實(shí)例對象訪問類屬性是完全沒有問題的线衫，而且實(shí)際中也經(jīng)常這么做。那可不可以通過實(shí)例對象來修改類屬性呢惑折？答案是不可以的授账，這樣做相當(dāng)于添加了一個(gè)實(shí)例屬性，這一點(diǎn)也可以通過查看obj.dict得以驗(yàn)證惨驶。

print(p1.__dict__)
p1.country = 'Great China'
print(p1.__dict__)

#### Outputs ###
{'name': 'Bill'}
{'name': 'Bill', 'country': 'Great China'}

限制屬性的添加

python中添加一個(gè)屬性很靈活白热，但有時(shí)候作為類的創(chuàng)建者，并不希望類的使用者在對類添加額外的屬性粗卜，或者對添加的屬性進(jìn)行限制屋确，這種情況下我們只需要對slots列表賦值即可：

• 如果slots賦值成空列表，那么就不允許在類的內(nèi)部或者外部添加任何屬性续扔。
• 如果允許添加特定名字的屬性攻臀，那只需要把這些名字存放在slots中。

需要注意的是：

• slots只能對實(shí)例屬性起限制的作用
• 定義了slots以后纱昧，實(shí)例屬性的讀取就不再通過obj.dict來獲取
• 如果類屬性與slots中的變量同名刨啸，則該類屬性被設(shè)置為readonly，并且會覆蓋同名的實(shí)例屬性

class ChinesePeople:
    # Class Attribute
    country = 'China'

    def __init__(self, name):
        # Instance Attribute
        self.name = name

    __slots__ = ['name']

p1.age = 18 # AttributeError: 'ChinesePeople' object has no attribute 'age'

屬性的訪問權(quán)限

與C#, Java不一樣识脆，python中并沒有像private/protect/public這樣的關(guān)鍵字來修飾屬性活著方法的訪問權(quán)限设联。那在python中如何實(shí)現(xiàn)屬性的私有化和只讀？

在python中灼捂，如果一個(gè)屬性是以雙下劃線開頭（例如__name）离例，那么這屬性就是私有的（注意，這里要和類內(nèi)置的屬性區(qū)分開悉稠，例如前面提到的dict）宫蛆。來看看下面的代碼：

class ChinesePeople:
    # Class Attribute
    country = 'China'
    __province = 'Taiwan'

    def __init__(self, name):
        # Instance Attribute
        self.name = name
        self.__salary = 5000

p1 = ChinesePeople('Bill')
print(ChinesePeople.__province) # AttributeError: type object 'ChinesePeople' has no attribute '__province'
print(p1.__salary) # AttributeError: 'ChinesePeople' object has no attribute '__salary'

下面，我們先分別來看看class.dict和obj.dict的值偎球，然后再來談?wù)刾ython中的私有化屬性洒扎。

print(p1.__dict__)
print(ChinesePeople.__dict__)

#### Outputs ###
{'name': 'Bill', '_ChinesePeople__salary': 5000}
{'__module__': '__main__', 'country': 'China', '_ChinesePeople__province': 'Taiwan', '__init__': <function ChinesePeople.__init__ at 0x1073e3a60>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'ChinesePeople' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'ChinesePeople' objects>, '__doc__': None}

通過上面代碼的輸出，我們一定會產(chǎn)生一個(gè)疑問衰絮，_ChinesePeople__salary和_ChinesePeople__province是什么鬼，我們明明沒有定義這個(gè)兩個(gè)屬性磷醋，我們定義的是__salary和__province猫牡，這是怎么回事？

其實(shí)邓线，python中沒有私有化屬性的概念淌友，上面提到的私有化煌恢，實(shí)際上是"偽私有化"。當(dāng)python解釋器遇到以雙下劃線開頭的屬性震庭，那么會對這個(gè)屬性進(jìn)行重命名瑰抵，也就是在這個(gè)屬性前面添加classname_。例如器联，將__salary重命名為_ChinesePeople__salary二汛。這樣，當(dāng)我們通過__xxxx訪問一個(gè)屬性的時(shí)候：

• 如果是在類內(nèi)部訪問拨拓，那么解釋也會做相應(yīng)的轉(zhuǎn)化肴颊。也就是說，訪問obj.__xxxx/class.__xxxx時(shí)渣磷，會轉(zhuǎn)換成訪問obj._classname__xxxx/class.__classname__婿着。很顯然，被重命名過的屬性醋界，是可以在dict中找到竟宋。
• 如果是在類外部訪問，那么解釋器就不做轉(zhuǎn)化形纺，所以也就不能從dict中找到__xxxx袜硫。

對于屬性的只讀限制，這里先提供一下實(shí)現(xiàn)的方式挡篓，由于涉及到裝飾器和描述器的概念婉陷，后面將會有特定的筆記來說明。實(shí)現(xiàn)只讀屬性官研，大概的思路有下面三種：

• 將屬性設(shè)置為私有屬性秽澳，而后通過get方法進(jìn)行讀取
• 通過@property這個(gè)裝飾器來實(shí)現(xiàn)
• 通過描述器來實(shí)現(xiàn)

方法

方法和函數(shù)

比起屬性和變量，方法和函數(shù)好像更復(fù)雜一點(diǎn)戏羽。從本質(zhì)上講担神，方法和函數(shù)都是可調(diào)用的對象，它們的區(qū)別在于：

• 函數(shù)（function）：沒有隱式的參數(shù)始花。簡單點(diǎn)說妄讯，如果一個(gè)函數(shù)需要傳遞進(jìn)去兩個(gè)參數(shù)，那么調(diào)用者必須傳遞兩個(gè)參數(shù)酷宵，解釋器不會幫忙隱式傳遞
• 方法（method）：方法的第一個(gè)參數(shù)是self或者cls亥贸，分別表示類的實(shí)例對象和類對象。對于調(diào)用者而言浇垦，第一個(gè)不需要顯示傳遞炕置，因?yàn)榻忉屍饕呀?jīng)幫忙傳遞了第一個(gè)參數(shù)

來看看下面的代碼：

def hello(self, name):
    print(self,',', name)

class ChinesePeople:
     # Class Attribute
    country = 'China'
    
    def __init__(self, name):
        # Instance Attribute
        self.name = name
   
    def say_hi(self, name):
        print(self,',', name)
    
p1 = ChinesePeople('Bill')

print(hello, p1.say_hi)
hello(1000, 'Jim')
p1.say_hi('Jim')

#### Outputs ###
<function hello at 0x00000245A3FC6D08> <bound method ChinesePeople.say_hi of <__main__.ChinesePeople object at 0x00000245A3FF6E48>>
1000 , Jim
<__main__.ChinesePeople object at 0x00000245A3FF6E48> , Jim

上面的代碼中，hello就是一個(gè)function，而類中定義的say_hi則是一個(gè)method朴摊。通過實(shí)例對象調(diào)用say_hi的時(shí)候默垄，解釋器幫忙傳遞了self，因此我們只需要顯示的傳遞一個(gè)參數(shù)甚纲。（其實(shí)這里參數(shù)的名字定義為self口锭，只是為了好理解，其他的名字也是沒有問題介杆，但建議使用self）

實(shí)例方法鹃操，類方法和靜態(tài)方法

上面提到了方法和函數(shù)的差別在于解釋器是否幫忙傳遞第一個(gè)參數(shù)。那根據(jù)解釋器傳遞的第一個(gè)參數(shù)的值的不同这溅，又分為下面三種方法：

• 實(shí)例方法：第一個(gè)參數(shù)傳遞的是實(shí)例對象
• 類方法：第一個(gè)參數(shù)傳遞的是類對象
• 靜態(tài)方法：不存在隱式傳遞的第一個(gè)參數(shù) (這個(gè)其實(shí)就等價(jià)于函數(shù)了)

以上三種方法组民，都是需要通過各自的裝飾器來定義，如下面的代碼：

def hello(self, name):
    print(self,',', name)

class ChinesePeople:
     # Class Attribute
    country = 'China'
    
    def __init__(self, name):
        # Instance Attribute
        self.name = name
   
    def say_hi(self, name):
        print(self,',', name)
    
    @classmethod
    def class_say_hi(cls, name):
        print(cls,',', name)
    
    @staticmethod
    def static_say_hi(name):
        print(name)
    
p1 = ChinesePeople('Bill')

print(p1.say_hi, ChinesePeople.class_say_hi, ChinesePeople.static_say_hi)
print(p1.say_hi, p1.class_say_hi, p1.static_say_hi)
p1.say_hi('Jim')
p1.class_say_hi('Jim')
p1.static_say_hi('Jim')

ChinesePeople.class_say_hi('Jim')
ChinesePeople.static_say_hi('Jim')

#### Outputs ###
<bound method ChinesePeople.say_hi of <__main__.ChinesePeople object at 0x00000245A4036710>> <bound method ChinesePeople.class_say_hi of <class '__main__.ChinesePeople'>> <function ChinesePeople.static_say_hi at 0x00000245A403F510>
<bound method ChinesePeople.say_hi of <__main__.ChinesePeople object at 0x00000245A4036710>> <bound method ChinesePeople.class_say_hi of <class '__main__.ChinesePeople'>> <function ChinesePeople.static_say_hi at 0x00000245A403F510>
<__main__.ChinesePeople object at 0x00000245A4036710> , Jim
<class '__main__.ChinesePeople'> , Jim
Jim
<class '__main__.ChinesePeople'> , Jim
Jim

從上面代碼可知悲靴，不論是實(shí)例方法臭胜、類方法和靜態(tài)方法，都是可以通過實(shí)例對象來訪問癞尚，并且解釋器都是會正確的傳遞一個(gè)參數(shù)耸三；但是對于類對象而言，是無法調(diào)用實(shí)例方法浇揩。

動態(tài)添加方法

上文屬性的部分仪壮，我們了解到屬性是可以在類外部動態(tài)來添加。那對于方法而言胳徽，同樣的方式是否適用积锅？

def hello(self, name):
    print(self,',', name)
    
    
def hello1(self, name):
    print(self,',', name)
    

class ChinesePeople:
     # Class Attribute
    country = 'China'
    
    def __init__(self, name):
        # Instance Attribute
        self.name = name
    
    def say_hi(self, name):
        print(self, ',', name)

    
p1 = ChinesePeople('Bill')

p1.hello = hello
ChinesePeople.hello1 = hello1

print(hello, p1.hello)
print(p1.hello1, ChinesePeople.hello1)
print(p1.say_hi, ChinesePeople.say_hi)

#### Outputs ###
<function hello at 0x00000245A40702F0> <function hello at 0x00000245A40702F0>

<bound method hello1 of <__main__.ChinesePeople object at 0x00000245A406A0F0>> <function hello1 at 0x00000245A40701E0>

<bound method ChinesePeople.say_hi of <__main__.ChinesePeople object at 0x00000245A406A0F0>> <function ChinesePeople.say_hi at 0x00000245A4070378>

從上面的輸出，可以得出以下結(jié)論：

• 如果直接在實(shí)例對象上通過一個(gè)函數(shù)來賦值养盗，那么這個(gè)函數(shù)不會轉(zhuǎn)化成實(shí)例方法
• 直接在類對象上通過一個(gè)函數(shù)來賦值缚陷，接著通過實(shí)例對象來調(diào)用，那么相當(dāng)于是實(shí)例方法（類似于在類內(nèi)部定義了一個(gè)實(shí)例方法）往核。

對于類方法和靜態(tài)方法的添加箫爷，也是類似，前提是要在相應(yīng)的方法上加上@classmethod和@staticmethod裝飾器即可聂儒。

思考一個(gè)問題虎锚，在上述代碼基礎(chǔ)上，再創(chuàng)建一個(gè)p2實(shí)例衩婚，而后分別調(diào)用hello和hello1窜护，是什么結(jié)果？（自己動手谅猾，豐衣足食）柄慰。

上面的添加的實(shí)例方法鳍悠，是作用到類的所有實(shí)例中税娜。如果我們只想對特定的實(shí)例添加方法坐搔，可以通過types.MethodType把一個(gè)函數(shù)綁定到特定的實(shí)例上：

import types

def hello1(self, name):
    print(self,',', name)

class ChinesePeople:
    pass

p1 = ChinesePeople()
p2 = ChinesePeople()

p1.hello1 = types.MethodType(hello1, p1)


p1.hello1('name') # ok
p2.hello1('name') # AttributeError: 'ChinesePeople' object has no attribute 'hello1'

方法的添加限制和私有化

方法的添加限制和私有化與屬性類似，即通過slots限制敬矩、通過雙下劃線開頭實(shí)現(xiàn)私有化概行。這里就不再贅述。