目錄1. 反射的四個函數(shù)2. 類的反射操作3. 當前模塊的反射操作4. 其他模塊反射操作5. 反射應用場景之一6. 反射應用場景之二7. 總結

通常，我們操作對象的屬性或者方法時，是通過點“.”操作符進行的。例如下面的代碼：

class Person: type = 'mammal' def __init__(self, name):self.name = name def say_hi(self):print(’Hello, my name is’, self.name) @staticmethod def feed():print('Three times per day.') @classmethod def sleep(cls):print('8 hours!')p = Person(’Chunming’)p.say_hi()print(p.name)

上面代碼的輸出是

Hello, my name is NikhilNikhil

反射是另外一種操作對象屬性和方法的手段，例如：

func = getattr(p, ’say_hi’) func()print(getattr(p, 'name'))

上面這段代碼的輸出是：

Hello, my name is NikhilNikhil

可見與通過點操作符的結果一致。

1. 反射的四個函數(shù)

getattr是獲取對象屬性或方法的函數(shù)，Python的官方文檔是這樣描述其用法的：

getattr(object, name, value)

返回對象命名屬性的值。name必須是字符串。如果該字符串是對象的屬性之一，則返回該屬性的值。例如， getattr(x, ‘foobar’)等同于 x.foobar。如果指定的屬性不存在，且提供了 default值，則返回它，否則觸發(fā) AttributeError。

根據(jù)文檔理解上述代碼，getattr(p, ‘say_hi’) 獲取了p對象的say_hi屬性值并賦值給func變量，因為say_hi屬性在Person類中是一個方法，要想調(diào)用這個方法， 需要執(zhí)行func()，getattr(p, “name”) 則是獲取p對象的name屬性。

除了獲取對象屬性和方法的getattr函數(shù)，python還內(nèi)置了判斷、設置、刪除對象屬性和方法的函數(shù)，來看看Python官方文檔對這三個函數(shù)的說明：

setattr(object, name, value)

此函數(shù)與 getattr() 兩相對應。其參數(shù)為一個對象、一個字符串和一個任意值。字符串指定一個現(xiàn)有屬性或者新增屬性。函數(shù)會將值賦給該屬性，只要對象允許這種操作。例如，setattr(x, ‘foobar’, 123) 等價于 x.foobar = 123。

hasattr(object, name)

該實參是一個對象和一個字符串。如果字符串是對象的屬性之一的名稱，則返回 True，否則返回 False。（此功能是通過調(diào)用 getattr(object, name) 看是否有 AttributeError 異常來實現(xiàn)的。）

delattr(object, name)

setattr() 相關的函數(shù)。實參是一個對象和一個字符串。該字符串必須是對象的某個屬性。如果對象允許，該函數(shù)將刪除指定的屬性。例如 delattr(x, ‘foobar’) 等價于 del x.foobar 。

Python中通過getattr、setattr、hasattr和delattr四個函數(shù)操作屬性的機制就是反射。是通過字符串的形式操作對象屬性和方法的機制。下面對p屬性應用setattr、hasattr和delattr這三個函數(shù)看看效果：

判斷p對象是否有say_bye屬性和say_hi屬性：

print(hasattr(p, ’say_bye’)) # 輸出Falseprint(hasattr(p, ’say_hi’)) # 輸出True

給p對象增加say_bye的方法和age屬性：

setattr(p, ’say_bye’, say_bye)setattr(p, ’age’, 18)

現(xiàn)在可以訪問這兩個屬性了，通過反射訪問：

bye = getattr(p, ’say_bye’)bye()print(getattr(p, ’age’))

或者通過點操作符訪問：

p.say_bye()print(p.age)

刪除age屬性：

delattr(p, ’age’)print(hasattr(p, ’age’)) # 輸出False2. 類的反射操作

除了對象的反射操作，還有類的反射操作，當前模塊的反射操作，還有其他模塊的反射操作，其他包的反射操作。

類的反射操作，指的是對類屬性、類方法或者靜態(tài)方法執(zhí)行反射操作。

獲取類屬性：

t = getattr(Person, ’type’)print(t) # 輸出mammalf = getattr(Person, ’feed’)f() # 輸出Three times per day.s = getattr(Person, ’sleep’)s() # 8 hours!

判斷類屬性是否存在：

print(hasattr(Person, ’type’)) # 輸出Trueprint(hasattr(Person, ’name’)) # 輸出Falseprint(hasattr(Person, ’say_hi’)) # 輸出Trueprint(hasattr(Person, ’sleep’)) # 輸出Trueprint(hasattr(Person, ’feed’)) # 輸出True

此外，還可以對類添加和刪除屬性和方法。

print(delattr(Person, ’feed’))print(hasattr(Person, ’feed’))setattr(Person, ’feed’, lambda x: print('Three times per day.'))print(hasattr(Person, ’feed’))3. 當前模塊的反射操作

當前模塊也就是當前代碼所在的py文件，反射也可以對當前模塊中的變量和函數(shù)進行操作。例如某個模塊包含一個al函數(shù)，用來判斷迭代對象中每個元素是否都是True，內(nèi)容如下：

import sysdef al(iterable): for element in iterable:if not element: return False return Truethis_module = sys.modules[__name__]if hasattr(this_module, ’al’): all_true = getattr(this_module, ’al’) result = all_true([1, 2, 3, 4, True, 0]) print(result)

通過sys.modules[name]方法獲取當前模塊的名稱。getattr第一個參數(shù)是模塊名稱，第二個參數(shù)是想要從模塊中獲取的屬性。

4. 其他模塊反射操作

對import進來的其他模塊中的函數(shù)、屬性、變量進行反射操作。例如，我們導入Python的heapq模塊，這塊模塊提供了堆隊列算法的實現(xiàn)，也稱為優(yōu)先隊列算法。下面的代碼是一個實現(xiàn)堆排序的函數(shù)。

import heapqh = [(5, ’write code’), (7, ’release product’), (1, ’write spec’), (3, ’create tests’)]if hasattr(heapq, ’heapify’): heapi = getattr(heapq, ’heapify’) # 獲取heapify屬性 heapi(h) # 建堆 if hasattr(heapq, ’heappop’): heapp = getattr(heapq, ’heappop’) # 獲取heappop屬性 print([heapp(h) for _ in range(len(h))]) # 彈出并從返回堆中最小的項

這里，我們并沒有通過heapq.heapify和heapq.heappop方式調(diào)用heapq模塊中的函數(shù)。而是通過反射達到的同樣的效果。

5. 反射應用場景之一

了解了反射中四個函數(shù)的基本用法。那么反射到底有什么用呢？它的應用場景是什么呢？答案是，當不確定所需要的屬性和函數(shù)是否存在時，可以使用反射。另外一個重要作用是，可以提高代碼的擴展性和可維護性。

假如我們把所有的加密算法都放到一個叫做encryption的模塊中維護 ，并且允許使用這個模塊的用戶添加更多的加密算法到這個模塊中。encryption的模塊內(nèi)容如下：

import hashlibimport osimport sysdef md5(content=None): '''生成字符串的SHA256值''' if content is None:return ’’ md5_gen = hashlib.md5() md5_gen.update(content.encode(’utf-8’)) md5code = md5_gen.hexdigest() return md5codedef sha256(content=None): '''生成字符串的SHA256值''' if content is None:return ’’ sha256_gen = hashlib.sha256() sha256_gen.update(content.encode(’utf-8’)) sha256code = sha256_gen.hexdigest() return sha256codedef sha256_file(filename): '''生成文件的SHA256值''' if not os.path.isfile(filename):return '' sha256gen = hashlib.sha256() size = os.path.getsize(filename) # 獲取文件大小，單位是Byte with open(filename, ’rb’) as fd: # 以二進制方式讀取文件while size >= 1024 * 1024: # 當文件大于1MB時分塊讀取文件內(nèi)容 sha256gen.update(fd.read(1024 * 1024)) size -= 1024 * 1024sha256gen.update(fd.read()) sha256code = sha256gen.hexdigest() return sha256codedef md5_file(filename): '''生成文件的MD5值''' if not os.path.isfile(filename):return '' md5gen = hashlib.md5() size = os.path.getsize(filename) # 獲取文件大小，單位是Byte with open(filename, ’rb’) as fd:while size >= 1024 * 1024: # 當文件大于1MB時分塊讀取文件內(nèi)容 md5gen.update(fd.read(1024 * 1024)) size -= 1024 * 1024md5gen.update(fd.read()) md5code = md5gen.hexdigest() return md5codedef encrypt_something(something, algorithm): ''' 通用加密算法 :param something: 待加密的內(nèi)容，字符串或者文件 :param algorithm: 加密算法 :return: 加密后的內(nèi)容 ''' result = '' if algorithm == 'md5':result = md5(something) elif algorithm == 'sh256':result = sha256(something) elif algorithm == 'sh256_file':result = sha256_file(something) elif algorithm == 'md5_file':result = md5_file(something) return result

其中，encrypt_something函數(shù)提供了通用加密算法，需要調(diào)用者傳入待加密的內(nèi)容和加密算法，這樣當調(diào)用者使用encryption.py模塊時，只需導入encrypt_something函數(shù)即可。就像這樣：

import encryptionprint(encryption.encrypt_something('learn_python_by_coding', 'sh256'))print(encryption.encrypt_something('learn_python_by_coding', 'md5'))

通過分析encrypt_something函數(shù)發(fā)現(xiàn)，當我們在encryption.py模塊添加更多的加密算法后，就要修改encrypt_something函數(shù)，在其中增加新的if分支，隨著加密算法的增加，encrypt_something函數(shù)的分支會越來越多。

學了反射之后，encrypt_something代碼部分就可以這樣寫：

def encrypt_something(something, algorithm): ''' 通用加密算法 :param something: 待加密的內(nèi)容，字符串或者文件 :param algorithm: 加密算法 :return: 加密后的內(nèi)容 ''' this_module = sys.modules[__name__] if hasattr(this_module, algorithm):algorithm = getattr(this_module, algorithm)result = algorithm(something) else:raise ValueError('Not support {} algorithm'.format(algorithm)) return result

相比前面的采用if分支語句方式，反射更加簡潔明了，可維護性更強，要想增加新的加密方法，只需要在encryption.py模塊添加更多的加密算法即可，encrypt_something代碼不需要任何變更。

6. 反射應用場景之二

再看一個基于Pytest測試框架的測試腳本中應用反射的例子，比如conftest文件內(nèi)容如下：

# content of conftest.pyimport pytestimport smtplib@pytest.fixture(scope='module')def smtp_connection(request): server = getattr(request.module, 'smtpserver', 'smtp.gmail.com') smtp_connection = smtplib.SMTP(server, 587, timeout=5) yield smtp_connection print('finalizing {} ({})'.format(smtp_connection, server)) smtp_connection.close()

request.module 是所有測試腳本，就是那些以_test結尾或者test_開頭的py文件。

server = getattr(request.module, 'smtpserver', 'smtp.gmail.com')

含義就是從測試腳本文件中找smtpserver屬性，如果找不到，默認使用smtp.gmail.com作為smtpserver的值。如果測試腳本文件有這個屬性，則使用測試腳本中的值，例如下面這個測試腳本，smtpserver則會使用mail.python.org這個值：

# content of test_anothersmtp.pysmtpserver = 'mail.python.org' # will be read by smtp fixturedef test_showhelo(smtp_connection): assert 0, smtp_connection.helo()7. 總結

在很多開源框架中普遍采用，是提高可維護性和擴展性的利器。如果工作中也涉及到框架開發(fā)，反射一定會助一臂之力，,希望大家以后多多支持好吧啦網(wǎng)！