Giới thiệu Python Descriptor

Giới thiệu Python Descriptor Giới thiệu Các Python descriptors đã được giới thiệu trong Python 2.2, cùng với các lớp kiểu dáng mới, nhưng chúng vẫn chưa được sử dụng rộng rãi. Các Python descriptors là cách để tạo ra các thuộc tính được quản lý. Trong số rất nhiều lợi thế của chúng, các thuộc tính được quản lý đó được sử dụng để bảo vệ một thuộc tính khỏi những thay đổi hoặc để tự động cập nhật các giá trị của một thuộc tính phụ thuộc. Các descriptors làm tăng sự hiểu biết về Python và cải thiện các kỹ năng mã hóa. Bài này giới thiệu giao thức descriptors và trình bày cách tạo và sử dụng các descriptors. Giao thức descriptors Giao thức descriptors trong Python chỉ đơn giản là một cách để xác định những gì sẽ xảy ra khi tham chiếu một thuộc tính trong một mô hình. Nó cho phép một lập trình viên quản lý truy cập thuộc tính dễ dàng và hiệu quả:  set  get  delete Trong các ngôn ngữ lập trình khác, các descriptors được gọi là setter và getter, ở đây các hàm public được sử dụng để Get (nhận giá trị) và Set (đặt giá trị ) cho một biến private. Python không có một khái niệm về các biến private và có thể coi giao thức descriptors như là một cách của Python để đạt được điều tương tự. Nhìn chung, một descriptor là một thuộc tính của đối tượng với một hành vi kết buộc, một hành vi mà việc truy cập thuộc tính của nó bị ghi đè bằng các phương thức trong giao thức descriptors. Các phương thức đó là __get__, __set__ và __delete__. Nếu định nghĩa một phương thức bất kỳ trong số này cho một đối tượng, người ta nói rằng đó là một descriptor. Hãy xem xét kỹ hơn các phương thức này trong Liệt kê 1. Liệt kê 1. Các phương thức descriptors __get__(self, instance, owner) __set__(self, instance, value) __delete__(self, instance) Ở đây: __get__ truy cập thuộc tính. Nó trả về giá trị của thuộc tính hoặc đưa ra ngoại lệ AttributeError nếu không tồn tại thuộc tính được yêu cầu. __set__ được gọi là một phép gán thuộc tính. Không trả về cái gì cả. __delete__ kiểm soát hoạt động xóa. Không trả về cái gì cả. Điều quan trọng cần lưu ý là các descriptors được gán cho một lớp, chứ không gán cho một cá thể của lớp. Việc sửa đổi lớp này sẽ ghi đè lên hoặc xóa chính descriptor đó, chứ không phải kích hoạt mã của nó. Về đầu trang Khi nào cần các descriptors Hãy xem xét một thuộc tính email. Việc xác minh định dạng email đúng là cần thiết trước khi gán một giá trị cho thuộc tính đó. Descriptor này cho phép xử lý địa chỉ email thông qua một biểu thức chính quy và định dạng của nó được xác nhận hợp lệ trước khi gán nó cho một thuộc tính. Trong nhiều trường hợp khác, các giao thức descriptors trong Python kiểm soát truy cập đến các thuộc tính, chẳng hạn như bảo vệ thuộc tính name. Về đầu trang Tạo các descriptors Bạn có thể tạo ra một descriptor theo một số cách sau:  Tạo một lớp và ghi đè lên bất kỳ các phương thức nào của descriptor: __set__, __ get__ và __delete__. Phương thức này được sử dụng khi cần descriptor giống nhau qua nhiều lớp và các thuộc tính khác nhau, ví dụ, để xác nhận hợp lệ cho kiểu.  Sử dụng một kiểu property (đặc tính) là một cách đơn giản hơn và linh hoạt hơn để tạo ra một descriptor.  Sử dụng sức mạnh của các bộ trang trí đặc tính, là một tổ hợp của phương thức về kiểu đặc tính và các bộ trang trí của Python. Tất cả các ví dụ dưới đây là giống nhau theo quan điểm hoạt động. Sự khác biệt nằm ở việc thực hiện. Về đầu trang Tạo các descriptors bằng cách sử dụng các phương thức lớp Liệt kê 2 cho thấy tính đơn giản của việc kiểm soát gán thuộc tính trong Python. Liệt kê 2. Tạo các descriptors bằng cách sử dụng các phương thức lớp class Descriptor(object): def __init__(self): self._name = '' def __get__(self, instance, owner): print "Getting: %s" % self._name return self._name def __set__(self, instance, name): print "Setting: %s" % name self._name = name.title() def __delete__(self, instance): print "Deleting: %s" %self._name del self._name class Person(object): name = Descriptor() Hãy sử dụng mã này và xem kết quả ban đầu: >>> user = Person() >>> user.name = 'john smith' Setting: john smith >>> user.name Getting: John Smith 'John Smith' >>> del user.name Deleting: John Smith Một lớp descriptor được tạo ra bằng cách ghi đè các phương thức __set__(), __get__() và __delete__() của lớp cha mẹ sao cho  get sẽ in ra Getting  delete sẽ in ra Deleting  set sẽ in ra Setting và thay đổi giá trị thuộc tính thành tiêu đề (viết hoa chữ cái đầu tiên, viết thường các chữ khác) trước khi gán. Việc này rất tiện dụng, chẳng hạn khi lưu và in các tên. Việc chuyển đổi thành chữ hoa cũng có thể được chuyển sang cho phương thức __get__(). _value sẽ có giá trị ban đầu và sẽ được chuyển đổi thành tiêu đề khi có yêu cầu get. Về đầu trang Tạo các descriptors bằng cách sử dụng kiểu property Trong khi bộ mô tả được xác định trong Liệt kê 2 là hợp lệ và hoạt động được, một phương thức khác là thông qua kiểu đặc tính. Với hàm property(), dễ dàng tạo ra một bộ mô tả có thể sử dụng cho bất kỳ thuộc tính nào. Cú pháp để tạo property() là property(fget=None, fset=None, fdel=None, doc=None) ở đây:  fget – phương thức get (nhận) thuộc tính  fset – phương thức set (thiết lập) thuộc tính  fdel – phương thức delete (xóa) thuộc tính  doc – docstring (chuỗi ký tự tài liệu) Viết lại ví dụ bằng cách sử dụng property, như trongLiệt kê 3. Liệt kê 3. Tạo descriptor bằng kiểu property class Person(object): def __init__(self): self._name = '' def fget(self): print "Getting: %s" % self._name return self._name def fset(self, value): print "Setting: %s" % value self._name = value.title() def fdel(self): print "Deleting: %s" %self._name del self._name name = property(fget, fset, fdel, "I'm the property.") Hãy sử dụng mã này và xem kết quả: >>> user = Person() >>> user.name = 'john smith' Setting: john smith >>> user.name Getting: John Smith 'John Smith' >>> del user.name Deleting: John Smith Rõ ràng, kết quả như nhau. Lưu ý ở đây là các phương thức fget, fset và fdel đều là tùy chọn, nhưng nếu một phương thức không được xác định rõ, sẽ xảy ra một ngoại lệ AttributeError khi cố thực hiện hoạt động tương ứng. Ví dụ, đặc tính name được khai báo là None như với fset và sau đó nhà phát triển cố gắng gán giá trị cho thuộc tính name thì một ngoại lệ AttributeError được đưa ra. Có thể sử dụng điều này để định nghĩa thuộc tính chỉ đọc trong hệ thống. name = property(fget, None, fdel, "I'm the property") user.name = 'john smith' Kết quả: Traceback (most recent call last): File stdin, line 21, in mоdule user.name = 'john smith' AttributeError: can't set attribute Về đầu trang Tạo các descriptors bằng cách sử dụng các bộ trang trí đặc tính Các bộ mô tả có thể được tạo ra bằng các bộ trang trí của Python, như trong Liệt kê 4. Bộ trang trí Python là một sự thay đổi đặc trưng cho cú pháp Python, cho phép sửa lại thuận tiện hơn các hàm và các phương thức. Trong trường hợp này, các phương thức quản lý thuộc tính bị sửa đổi. Hãy tìm thêm thông tin về việc áp dụng các bộ trang trí Python trong bài viết, Các bộ trang trí làm mọi thứ trở nên dễ dàng hơn trên developerWorks. Liệt kê 4. Tạo các descriptors với các bộ trang trí đặc tính class Person(object): def __init__(self): self._name = '' @property def name(self): print "Getting: %s" % self._name return self._name @name.setter def name(self, value): print "Setting: %s" % value self._name = value.title() @name.deleter def name(self): print ">Deleting: %s" % self._name del self._name Về đầu trang Tạo các descriptors tại thời điểm chạy Tất cả các ví dụ trước hoạt động với thuộc tính name. Hạn chế của cách tiếp cận này là sự cần thiết phải ghi đè __set__(), __get__() và __delete__() riêng biệt cho từng thuộc tính. Liệt kê 5 cung cấp một giải pháp khả thi khi một nhà phát triển muốn thêm các thuộc tính đặc tính tại thời gian chạy. Liệt kê này sử dụng kiểu đặc tính để xây dựng một bộ mô tả dữ liệu (data descriptor). Liệt kê 5. Tạo các descriptors tại thời gian chạy class Person(object): def addProperty(self, attribute): # create local setter and getter with a particular attribute name getter = lambda self: self._getProperty(attribute) setter = lambda self, value: self._setProperty(attribute, value) # construct property attribute and add it to the class setattr(self.__class__, attribute, property(fget=getter, \ fset=setter, \ doc="Auto-generated method")) def _setProperty(self, attribute, value): print "Setting: %s = %s" %(attribute, value) setattr(self, '_' + attribute, value.title()) def _getProperty(self, attribute): print "Getting: %s" %attribute return getattr(self, '_' + attribute) Hãy chạy thử mã này: >>> user = Person() >>> user.addProperty('name') >>> user.addProperty('phone') >>> user.name = 'john smith' Setting: name = john smith >>> user.phone = '12345' Setting: phone = 12345 >>> user.name Getting: name 'John Smith' >>> user.__dict__ {'_phone': '12345', '_name': 'John Smith'} Mã này tạo ra các thuộc tính name và phone tại thời gian chạy. Có thể truy cập tới chúng bằng tên tương ứng, nhưng chúng được lưu trữ trong từ điển namespace đối tượng là _name và _phone, như được quy định trong phương thức _setProperty. Về cơ bản, name và phone là các hàm truy cập vào các thuộc tính nội bộ _name và _phone. Bạn có thể có một câu hỏi liên quan đến một thuộc tính _name trong hệ thống khi nhà phát triển cố gắng thêm thuộc tính đặc tính name. Câu trả lời là nó sẽ ghi đè lên thuộc tính _name hiện có bằng thuộc tính đặc tính mới. Mã này cho phép kiểm soát các thuộc tính được xử lý bên trong một lớp ra sao. Về đầu trang Kết luận Các descriptors trong Python cho phép quản lý thuộc tính mạnh mẽ và linh hoạt với các lớp kiểu dáng mới. Được kết hợp với các bộ trang trí, chúng làm cho việc lập trình dễ dàng, cho phép tạo ra các Setter và các Getter, cũng như các thuộc tính chỉ đọc (read-only). Nó cũng cho phép bạn chạy xác nhận hợp lệ thuộc tính theo yêu cầu theo giá trị hoặc kiểu. Bạn có thể áp dụng các descriptors trong nhiều lĩnh vực, nhưng hãy sử dụng chúng hết sức thận trọng để tránh làm phức tạp mã không cần thiết xuất phát từ việc ghi đè lên các hành vi bình thường của một đối tượng.