python中的反射(数据驱动编程思想的体现)

 

 

1.反射的作用

        我们设计代码的时候，往往需要将容易变化的部分限定在某一个特定的区域内，以后如果有修改就集中修改这个区域。如果这个区域是一个数据区域（比如说某一个数据容器），而不是代码区域，那么久更完美了。试想一下，程序行为的改变，仅仅由数据改变引起，而代码无需做任何的变动，多么优美。这也是我们常说的数据驱动。在设计之初就考虑到数据的变化，以数据为核心，去设计更好的数据格式来容纳这种变化，进而设计出更好的外围代码去服务这些数据格式，是多么的优雅。而反射就是数据驱动的好帮手，一种重要的辅助技术。接下来简单介绍一下Python中反射的应用。

2.怎么用

Python中反射就是把字符串反射成内存对象。

2.1 hasattr 判断对象中是否有这个方法或变量 

class Person(object):
    def __init__(self,name):
        self.name = name
    def talk(self):
        print("%s正在交谈"%self.name)

p = Person("laowang")        
print(hasattr(p,"talk"))    # True。因为存在talk方法
print(hasattr(p,"name"))    # True。因为存在name变量
print(hasattr(p,"abc"))     # False。因为不存在abc方法或变量

2.2getattr  获取对象中的方法或变量的内存地址

class Person(object):
    def __init__(self,name):
        self.name = name
    def talk(self):
        print("%s正在交谈"%self.name)
p = Person("laowang")

n = getattr(p,"name")   # 获取name变量的内存地址
print(n)                # 此时打印的是:laowang

f = getattr(p,"talk")   # 获取talk方法的内存地址
f()                     # 调用talk方法

#我们发现getattr有三个参数，那么第三个参数是做什么用的呢?
s = getattr(p,"abc","not find")
print(s)                # 打印结果：not find。因为abc在对象p中找不到，本应该报错，属性找不到，但因为修改了找不到就输出not find

s = getattr(p,"abc")
print(s)   #找不到会报异常AttributeError: 'Person' object has no attribute 'abc'

2.3 setattr 为对象添加变量或方法

def abc(self):
    print("%s正在交谈"%self.name)

class Person(object):
    def __init__(self,name):
        self.name = name

p = Person("laowang")
setattr(p,"talk",abc)   # 将abc函数添加到对象中p中，并命名为talk
p.talk(p)               # 调用talk方法，因为这是额外添加的方法，需手动传入对象


setattr(p,"age",30)     # 添加一个变量age,复制为30
print(p.age)            # 打印结果:30
print(hasattr(p,"age")) # True
print(hasattr(p,"talk"))# True

2.4delattr 删除对象中的变量。注意：不能用于删除方法

class Person(object):
    def __init__(self,name):
        self.name = name
    def talk(self):
        print("%s正在交谈"%self.name)

p = Person("laowang")

delattr(p,"name")       # 删除name变量
print(hasattr(p,"name"))
print(p.name)           # 此时将报错

 3.一个web路由的实例 

下面结合一个web路由的实例来阐述python的反射机制的使用场景和核心本质。

3.1“f1”()和f1()的区别

def f1():
    print("f1是这个函数的名字！")
 
s = "f1"
print("%s是个字符串" % s)

 在上面的代码中，我们必须区分两个概念，f1和“f1"。前者是函数f1的函数名，后者只是一个叫”f1“的字符串，两者是不同的事物。我们可以用f1()的方式调用函数f1，但我们不能用"f1"()的方式调用函数。说白了就是，不能通过字符串来调用名字看起来相同的函数！

3.2web 实例 if...else...

　考虑有这么一个场景，根据用户输入的url的不同，调用不同的函数，实现不同的操作，也就是一个url路由器的功能，这在web框架里是核心部件之一。下面有一个精简版的示例：

　　首先，有一个commons模块，它里面有几个函数，分别用于展示不同的页面，代码如下：

def login():
    print("这是一个登陆页面！")
 
 
def logout():
    print("这是一个退出页面！")
 
 
def home():
    print("这是网站主页面！")

 其次，有一个visit模块，作为程序入口，接受用户输入，展示相应的页面，代码如下：（这段代码是比较初级的写法）

import commons
 
 
def run():
    inp = input("请输入您想访问页面的url：  ").strip()
    if inp == "login":
        commons.login()
    elif inp == "logout":
        commons.logout()
    elif inp == "home":
        commons.home()
    else:
        print("404")
 
 
if __name__ == '__main__':
    run()

 

我们运行visit.py，输入：home，页面结果如下：

请输入您想访问页面的url：  home
这是网站主页面！

　　这就实现了一个简单的WEB路由功能，根据不同的url，执行不同的函数，获得不同的页面。

　　然而，让我们考虑一个问题，如果commons模块里有成百上千个函数呢(这非常正常)?。难道你在visit模块里写上成百上千个elif?显然这是不可能的！

3.3web 实例 使用反射代替if..else...

　　仔细观察visit中的代码，我们会发现用户输入的url字符串和相应调用的函数名好像！如果能用这个字符串直接调用函数就好了！但是，前面我们已经说了字符串是不能用来调用函数的。为了解决这个问题，python为我们提供一个强大的内置函数：getattr!我们将前面的visit修改一下，代码如下：

import commons
 
 
def run():
    inp = input("请输入您想访问页面的url：  ").strip()
    func = getattr(commons,inp)
    func()
 
 
if __name__ == '__main__':
    run()

　例子中，用户输入储存在inp中，这个inp就是个字符串，getattr函数让程序去commons这个模块里，寻找一个叫inp的成员（是叫，不是等于），这个过程就相当于我们把一个字符串变成一个函数名的过程。然后，把获得的结果赋值给func这个变量，实际上func就指向了commons里的某个函数。最后通过调用func函数，实现对commons里函数的调用。这完全就是一个动态访问的过程，一切都不写死，全部根据用户输入来变化。

　　执行上面的代码，结果和最开始的是一样的。

　　这就是python的反射，它的核心本质其实就是利用字符串的形式去对象（模块）中操作（查找/获取/删除/添加）成员，一种基于数据(这里数据是指字符串)的事件驱动！（Python中反射就是把字符串反射成内存对象。）

 3.3 通过反射创建类 和访问成员变量

将commons 中的代码稍微改变一下

val = "linmianhao"

def login():
    print("这是一个登陆页面！")
 
 
def logout():
    print("这是一个退出页面！")
 
 
def home():
    print("这是网站主页面！")
    
    
class Person(object):
    def __init__(self,name):
        self.name = name
    def talk(self):
        print("%s正在交谈"%self.name)
        
        
class Bird(object):
    isFly = False
    def __init__(self,name):
        self.name = name
        
    def fly(self):
        print("我虽然是一只鸟，但是我不会飞")

visitor.py 中的代码也稍微改动一下:

def run():
    inp = input("请输入您想访问页面的url：  ").strip()
    #1.通过反射创建类
    # 根据子类名称从commons.py中获取该类
    obj_class_name = getattr(commons, "Person")
    # 实例化对象
    person = obj_class_name("linmianhao")
    person.talk()
    
    #2.利用反射技术通过函数名调用函数 精华
    func = getattr(commons,inp)
    func()
 
    #3.利用反射技术访问成员变量
    val_name = getattr(commons,"val")
     
    print("访问问成员变量:",val_name)
 
 
if __name__ == '__main__':
    run()

好了，一直讲反射是数据驱动的方式之一，那么反射和数据驱动之间的关系是什么呢？

反射中的核心功能(并非所有功能)从业务的本质来看，就是将代码数据化！

在3.3这个例子中，我们

• 通过反射创建了一个类，这个过程是把类名数据化了
• 通过反射调用函数，这个过程是把函数名数据化了
• 通过反射访问模块的成员变量(当然也可以访问类的成员变量)，这个过程是把成员变量名数据化了

string 就是数据类型的一种！代码的所有行为将由数据来驱动，反射把神秘的代码，用可视化的string呈现在用户面前！

      很明显反射能够将模块和模块之间的绑定从编译时期延迟到运行时期，这个特性决定了反射的运用将很广泛！比如很多工具有插件式的体系结果，非常的灵活，这背后的原理就是反射！

        虽然23中设计模式里面没有反射，但是反射和设计模式的结合往往能大放异彩，比如和工厂模式的结合，能够让工厂创建对象更加简洁优雅。借助反射，可以让控制反转、面向切片等更加容易实现和使用。

4.反射的缺点

   凡事有利必有弊，反射也有缺点，主要如下:

• 破坏封装
• 影响阅读和调试

参考:

1.Python 反射的简介