Python-反射機(jī)制

前言

def s1():

?????print("s1是這個(gè)函數(shù)的名字!")

s = "s1"

print("%s是個(gè)字符串" % s)

????????在上面的代碼中,我們必須區(qū)分兩個(gè)概念,s1和"s1"。前者是函數(shù)s1的函數(shù)名,后者只是一個(gè)叫"s1"的字符串,兩者是不同的事物。我們可以用s1()的方式調(diào)用函數(shù)s1,但我們不能用"s1"()的方式調(diào)用函數(shù)。說白了就是,不能通過字符串來調(diào)用名字看起來相同的函數(shù)!


web實(shí)例

????????考慮有這么一個(gè)場(chǎng)景,根據(jù)用戶輸入的url的不同,調(diào)用不同的函數(shù),實(shí)現(xiàn)不同的操作,也就是一個(gè)url路由器的功能,這在web框架里是核心部件之一。下面有一個(gè)精簡(jiǎn)版的示例:

首先,有一個(gè)commons模塊,它里面有幾個(gè)函數(shù),分別用于展示不同的頁面,代碼如下:

def login():

?????print("這是一個(gè)登陸頁面!")

def logout():

?????print("這是一個(gè)退出頁面!")

def home():

?????print("這是網(wǎng)站主頁面!")

其次,有一個(gè)visit模塊,作為程序入口,接受用戶輸入,展示相應(yīng)的頁面,代碼如下:

import commons

def run():

?????inp = input("請(qǐng)輸入您想訪問頁面的url: ").strip()

?????if inp == "login":

? ?????????commons.login()

?????elif inp == "logout":

? ?????????commons.logout()

?????elif inp == "home":

? ?????????commons.home()

?????else:

? ?????????print("404")

if __name__ == '__main__':

?????????run()

我們運(yùn)行visit.py,輸入:home,頁面結(jié)果如下:

請(qǐng)輸入您想訪問頁面的url: home

這是網(wǎng)站主頁面!

這就實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)單的WEB路由功能,根據(jù)不同的url,執(zhí)行不同的函數(shù),獲得不同的頁面。

然而,讓我們考慮一個(gè)問題,如果commons模塊里有成百上千個(gè)函數(shù)呢(這非常正常)?難道你在visit模塊里寫上成百上千個(gè)elif?顯然這是不可能的!那么怎么破?


反射機(jī)制

????????仔細(xì)觀察visit中的代碼,我們會(huì)發(fā)現(xiàn)用戶輸入的url字符串和相應(yīng)調(diào)用的函數(shù)名好像!如果能用這個(gè)字符串直接調(diào)用函數(shù)就好了!但是,前面我們已經(jīng)說了字符串是不能用來調(diào)用函數(shù)的。為了解決這個(gè)問題,python為我們提供一個(gè)強(qiáng)大的內(nèi)置函數(shù):getattr

import commons

def run():

?????inp = input("請(qǐng)輸入您想訪問頁面的url: ").strip()

?????func = getattr(commons,inp)

?????func()

if __name__ == '__main__':

?????run()

首先說明一下getattr函數(shù)的使用方法:它接收2個(gè)參數(shù),前面的是一個(gè)對(duì)象或者模塊,后面的是一個(gè)字符串,注意了!是個(gè)字符串!

例子中,用戶輸入儲(chǔ)存在inp中,這個(gè)inp就是個(gè)字符串,getattr函數(shù)讓程序去commons這個(gè)模塊里,尋找一個(gè)叫inp的成員(是叫,不是等于),這個(gè)過程就相當(dāng)于我們把一個(gè)字符串變成一個(gè)函數(shù)名的過程。然后,把獲得的結(jié)果賦值給func這個(gè)變量,實(shí)際上func就指向了commons里的某個(gè)函數(shù)。最后通過調(diào)用func函數(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)commons里函數(shù)的調(diào)用。這完全就是一個(gè)動(dòng)態(tài)訪問的過程,一切都不寫死,全部根據(jù)用戶輸入來變化。

執(zhí)行上面的代碼,結(jié)果和最開始的是一樣的。

這就是python的反射,它的核心本質(zhì)其實(shí)就是利用字符串的形式去對(duì)象(模塊)中操作(查找/獲取/刪除/添加)成員,一種基于字符串的事件驅(qū)動(dòng)!

這段話,不一定準(zhǔn)確,但大概就是這么個(gè)意思。


進(jìn)一步完善

上面的代碼還有個(gè)小瑕疵,那就是如果用戶輸入一個(gè)非法的url,比如jpg,由于在commons里沒有同名的函數(shù),肯定會(huì)產(chǎn)生運(yùn)行錯(cuò)誤,具體如下:

請(qǐng)輸入您想訪問頁面的url: jpg

Traceback (most recent call last):

File "F:/Python/pycharm/s13/reflect/visit.py", line 16, in

?run()

File "F:/Python/pycharm/s13/reflect/visit.py", line 11, in run

?func = getattr(commons,inp)

AttributeError: module 'commons' has no attribute 'jpg'

那怎么辦呢?其實(shí),python考慮的很全面了,它同樣提供了一個(gè)叫hasattr的內(nèi)置函數(shù),用于判斷commons中是否具有某個(gè)成員。我們將代碼修改一下:

import commons

def run():

?????inp = input("請(qǐng)輸入您想訪問頁面的url: ").strip()

?????if hasattr(commons,inp):

? ?????????func = getattr(commons,inp)

? ?????????func()

?????else:

? ?????print("404")

if __name__ == '__main__':

?????run()

通過hasattr的判斷,可以防止非法輸入錯(cuò)誤,并將其統(tǒng)一定位到錯(cuò)誤頁面。

其實(shí),研究過python內(nèi)置函數(shù)的朋友,應(yīng)該注意到還有delattr和setattr兩個(gè)內(nèi)置函數(shù)。從字面上已經(jīng)很好理解他們的作用了。

python的四個(gè)重要內(nèi)置函數(shù):getattr、hasattr、delattr和setattr較為全面的實(shí)現(xiàn)了基于字符串的反射機(jī)制。他們都是對(duì)內(nèi)存內(nèi)的模塊進(jìn)行操作,并不會(huì)對(duì)源文件進(jìn)行修改。


動(dòng)態(tài)導(dǎo)入模塊

上面的例子是在某個(gè)特定的目錄結(jié)構(gòu)下才能正常實(shí)現(xiàn)的,也就是commons和visit模塊在同一目錄下,并且所有的頁面處理函數(shù)都在commons模塊內(nèi)。如下圖:

但在現(xiàn)實(shí)使用環(huán)境中,頁面處理函數(shù)往往被分類放置在不同目錄的不同模塊中,也就是如下圖:

難道我們要在visit模塊里寫上一大堆的import語句逐個(gè)導(dǎo)入account、manage、commons模塊嗎?要是有1000個(gè)這種模塊呢?

剛才我們分析完了基于字符串的反射,實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)的函數(shù)調(diào)用功能,我們不禁會(huì)想那么能不能動(dòng)態(tài)導(dǎo)入模塊呢?這完全是可以的!

python提供了一個(gè)特殊的方法:import(字符串參數(shù))。通過它,我們就可以實(shí)現(xiàn)類似的反射功能。import()方法會(huì)根據(jù)參數(shù),動(dòng)態(tài)的導(dǎo)入同名的模塊。

我們?cè)傩薷囊幌律厦娴膙isit模塊的代碼。

def run():

?????inp = input("請(qǐng)輸入您想訪問頁面的url: ").strip()

?????modules, func = inp.split("/")

?????obj = __import__(modules)

?????if hasattr(obj, func):

? ?????????func = getattr(obj, func)

? ?????????func()

?????else:

? ?????print("404")

if __name__ == '__main__':

?????run()

運(yùn)行一下:

請(qǐng)輸入您想訪問頁面的url: commons/home

這是網(wǎng)站主頁面!

請(qǐng)輸入您想訪問頁面的url: account/find

這是一個(gè)查找功能頁面!

我們來分析一下上面的代碼:

首先,我們并沒有定義任何一行import語句;

其次,用戶的輸入inp被要求為類似"commons/home"這種格式,其實(shí)也就是模擬web框架里的url地址,斜杠左邊指向模塊名,右邊指向模塊中的成員名。

然后,modules,func = inp.split("/")處理了用戶輸入,使我們獲得的2個(gè)字符串,并分別保存在modules和func變量里。

接下來,最關(guān)鍵的是obj =import(modules)這一行,它讓程序去導(dǎo)入了modules這個(gè)變量保存的字符串同名的模塊,并將它賦值給obj變量。

最后的調(diào)用中,getattr去modules模塊中調(diào)用func成員的含義和以前是一樣的。

總結(jié):通過import函數(shù),我們實(shí)現(xiàn)了基于字符串的動(dòng)態(tài)的模塊導(dǎo)入。

同樣的,這里也有個(gè)小瑕疵!

如果我們的目錄結(jié)構(gòu)是這樣的:

那么在visit的模塊調(diào)用語句中,必須進(jìn)行修改,我們想當(dāng)然地會(huì)這么做:

def run():

?????inp = input("請(qǐng)輸入您想訪問頁面的url: ").strip()

?????modules, func = inp.split("/")

?????obj = __import__("lib." + modules) #注意字符串的拼接

?????if hasattr(obj, func):

? ?????????func = getattr(obj, func)

? ?????????func()

?????else:

? ?????????print("404")

if __name__ == '__main__':

?????run()

改了這么一個(gè)地方:obj =import("lib." + modules),看起來似乎沒什么問題,和import lib.commons的傳統(tǒng)方法類似,但實(shí)際上運(yùn)行的時(shí)候會(huì)有錯(cuò)誤。

請(qǐng)輸入您想訪問頁面的url: commons/home

404

請(qǐng)輸入您想訪問頁面的url: account/find

404

為什么呢?因?yàn)閷?duì)于lib.xxx.xxx.xxx這一類的模塊導(dǎo)入路徑,import默認(rèn)只會(huì)導(dǎo)入最開頭的圓點(diǎn)左邊的目錄,也就是"lib"。我們可以做個(gè)測(cè)試,在visit同級(jí)目錄內(nèi)新建一個(gè)文件,代碼如下:

obj = __import__("lib.commons")

print(obj)

執(zhí)行結(jié)果:

(namespace)>

這個(gè)問題怎么解決呢?加上fromlist = True參數(shù)即可!

def run():

?????inp = input("請(qǐng)輸入您想訪問頁面的url: ").strip()

?????modules, func = inp.split("/")

?????obj = __import__("lib." + modules, fromlist=True) # 注意fromlist參數(shù)

?????if hasattr(obj, func):

? ?????????func = getattr(obj, func)

? ?????????func()

?????else:

? ?????????print("404")

if __name__ == '__main__':

?run()

至此,動(dòng)態(tài)導(dǎo)入模塊的問題基本都解決了,只剩下最后一個(gè),那就是萬一用戶輸入錯(cuò)誤的模塊名呢?比如用戶輸入了somemodules/find,由于實(shí)際上不存在somemodules這個(gè)模塊,必然會(huì)報(bào)錯(cuò)!那有沒有類似上面hasattr內(nèi)置函數(shù)這么個(gè)功能呢?答案是沒有!碰到這種,你只能通過異常處理來解決。


來源:http://www.cnblogs.com/yooma/p/8004788.html

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