python通过__slots__限制类实例动态的增加属性、方法

__slots__实例详解

python是动态语言，在创建了一个class实例后，我们可以给该实例绑定任何属性和方法。如下所示：

一、python的动态性

>>> class Student(object):
...     pass
... 
>>> s = Student()
>>> s.name = 'stemon'
>>> print s.name
stemon

>>> def set_score(self, score):
...     self.score = score
... 
>>> from types import MethodType
>>> s.set_score = MethodType(set_score, s, Student)
>>> s.set_score(100)
>>> print s.score
100

这里的动态绑定是针对类实例的，给一个实例绑定的属性或者方法，对另一个实例是不起作用的：

>>> s2 = Student()
>>> s2.name
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
AttributeError: 'Student' object has no attribute 'name'
>>> s2.set_score(100)
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
AttributeError: 'Student' object has no attribute 'set_score'

为了给所有的实例都动态绑定该方法，可以给class动态绑定这个方法：

>>> Student.set_score = MethodType(set_score, None, Student)
>>> s2.set_score(100)
>>> print s2.score
100
>>> s.set_score(99)
>>> print s.score
99

通常情况下，类似set_score 这样的方法直接定义在class中，但是这种动态绑定允许我们在程序运行的过程中给class增加功能。

二、__slots__的使用

如果我们想要限制python中class的属性，python允许在定义class的时候，定义一个特殊的__slots__变量，来限制该class的实例能添加的属性，比如只能添加name和age两个属性：

>>> class Student(object):
...     __slots__ = ('name', 'age') # 用tuple定义允许绑定的属性名称
...

然后测试一下：

>>> s.name = 'stemon'
>>> s.age = 25
>>> s.score = 99
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
AttributeError: 'Student' object has no attribute 'score'

再动态添加一个方法试试：

>>> s.set_score = MethodType(set_score, s, Student)
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
AttributeError: 'Student' object has no attribute 'set_score'

可见，定义一个__slots__之后，向类实例中添加任何不在__slots__值范围之内的属性或者方法都是不可以的。

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三、__slots__的继承性

如果子类没有定义__slots__，那么父类__slots__定义的属性仅对当前类起作用，对继承的子类不起作用。
如果子类也定义了__slots__，那么子类允许定义的属性就是自身的__slots__加上父类的__slots__。
再回到Student的定义：

>>> class Student(object):
...     __slots__ = ('name', 'age') # 用tuple定义允许绑定的属性名称
...

不带__slots__的子类的定义：

>>> class GraduateStudent(Student):
...     pass
...
>>> g = GraduateStudent()
>>> g.score = 9999

可以看到，不受父类的__slots__的限制

带__slots__的子类的定义：

>>> class GraduateStudent(Student):
...     __slots__ = ('score')
... 
>>> g = GraduateStudent()
>>> g.name = 'stemon'
>>> g.age = 26
>>> g.score = 9999
>>> g.height = 100
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
AttributeError: 'GraduateStudent' object has no attribute 'height'

可见子类如果定义了__slots__便会继承父类的__slots__；如果子类没有定义__slots__，便不会受到父类__slots__的限制。

注意一点__slots__限制的仅仅是类的实例的属性或者方法的动态添加，类本身的属性的添加不受__slots__的限制：

>>> GraduateStudent.width = 100
>>> GraduateStudent.height = 100
>>> print g.height
100
>>> print g.width
100

四、__slots__动态添加方法的疑问

补充分析：看下面的一个列子

>>> class Student(object):
...     __slots__ = ('name', 'age', 'set_score')
... 
>>> s = Student()
>>> s.name = 'stemon'
>>> s.age = 25
>>> def set_score(self, score):
...     self.score = score
... 

>>> from types import MethodType
>>> s.set_score = MethodType(set_score, s, Student)
>>> s.set_score(100)
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
  File "", line 2, in set_score
AttributeError: 'Student' object has no attribute 'score'

可以看到，如果在__slots__中定义了方法的名字就可以动态添加方法，但是如果该方法中又定义了其他的不在__slots__中的属性，那么会在该方法调用的时候产生异常。

同时注意，__slots__限制的是类的实例的动态属性或者方法的添加，在类的__init__ 等方法中定义的属性都是动态的，都受到__slots__的限制。在__init__ 等方法的执行过程中，定义的属性跟终端通过实例增加属性是一样的，都是动态的。

在终端通过实例增加方法，受到__slots__的限制，但是在类的声明中通过def实现的方法是不受__slots__限制的，因为在类的声明中实现的方法是静态的。