?? ? 剖析python語言中 "反射" 機(jī)制的本質(zhì)和實際應(yīng)用場景
一. 前言

def?s1():

??print("s1是這個函數(shù)的名字！")

??

s?=?"s1"

print("%s是個字符串"?%?s)

在上面的代碼中，我們必須區(qū)分兩個概念，f1和“f1"。前者是函數(shù)f1的函數(shù)名，后者只是一個叫”f1“的字符串，兩者是不同的事物。我們可以用f1()的方式調(diào)用函數(shù)f1，但我們不能用"f1"()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)！

二、web實例

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

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

?

def?login():

??print("這是一個登陸頁面！")

?

def?logout():

??print("這是一個退出頁面！")

?

def?home():

??print("這是網(wǎng)站主頁面！")

其次，有一個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：（這段代碼是比較初級的寫法）

import?commons

?

def?run():

??inp?=?input("請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：

請輸入您想訪問頁面的url： home

這是網(wǎng)站主頁面！

這就實現(xiàn)了一個簡單的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，讓我們考慮一個問題，如果commons模塊里有成百上千個函數(shù)呢(這非常正常)?。難道你在visit模塊里寫上成百上千個elif?顯然這是不可能的！那么怎么破？

三、反射機(jī)制

　　仔細(xì)觀察visit中的代碼，我們會發(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。為了解決這個問題，python為我們提供一個強(qiáng)大的內(nèi)置函數(shù)：getattr!我們將前面的visit修改一下，代碼如下：

?

import?commons

?

def?run():

??inp?=?input("請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個參數(shù)，前面的是一個對象或者模塊，后面的是一個字符串，注意了！是個字符串！

　　例子中，用戶輸入儲存在inp中，這個inp就是個字符串，getattr函數(shù)讓程序去commons這個模塊里，尋找一個叫inp的成員（是叫，不是等于），這個過程就相當(dāng)于我們把一個字符串變成一個函數(shù)名的過程。然后，把獲得的結(jié)果賦值給func這個變量，實際上func就指向了commons里的某個函數(shù)。最后通過調(diào)用func函數(shù)，實現(xiàn)對commons里函數(shù)的調(diào)用。這完全就是一個動態(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)其實就是利用字符串的形式去對象（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！

　　這段話，不一定準(zhǔn)確，但大概就是這么個意思。

四、進(jìn)一步完善

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

?

請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?<module>

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

import?commons

??

def?run():

??inp?=?input("請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誤，并將其統(tǒng)一定位到錯誤頁面。

　　其實，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的四個重要內(nèi)置函數(shù)：getattr、hasattr、delattr和setattr較為全面的實現(xiàn)了基于字符串的反射機(jī)制。他們都是對內(nèi)存內(nèi)的模塊進(jìn)行操作，并不會對源文件進(jìn)行修改。

五、動態(tài)導(dǎo)入模塊

　　上面的例子是在某個特定的目錄結(jié)構(gòu)下才能正常實現(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 語句逐個導(dǎo)入account、manage、commons模塊嗎？要是有1000個這種模塊呢？

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

　　python提供了一個特殊的方法：__import__(字符串參數(shù))。通過它，我們就可以實現(xiàn)類似的反射功能。__import__()方法會根據(jù)參數(shù)，動態(tài)的導(dǎo)入同名的模塊。

我們再修改一下上面的visit模塊的代碼。

def?run():

??inp?=?input("請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：

請輸入您想訪問頁面的url： commons/home

這是網(wǎng)站主頁面！

請輸入您想訪問頁面的url： account/find

這是一個查找功能頁面！

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)，我們實現(xiàn)了基于字符串的動態(tài)的模塊導(dǎo)入。

　　同樣的，這里也有個小瑕疵！

　　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)然地會這么做：

?

def?run():

??inp?=?input("請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，但實際上運(yùn)行的時候會有錯誤。

請輸入您想訪問頁面的url： commons/home

404

請輸入您想訪問頁面的url： account/find

404

為什么呢？因為對于lib.xxx.xxx.xxx這一類的模塊導(dǎo)入路徑，__import__默認(rèn)只會導(dǎo)入最開頭的圓點左邊的目錄，也就是“l(fā)ib”。我們可以做個測試，在visit同級目錄內(nèi)新建一個文件，代碼如下：

obj?=?__import__("lib.commons")

print(obj)

執(zhí)行結(jié)果：

<module 'lib'<span="" font-size:14px;white-space:pre;"="">(namespace)>

這個問題怎么解決呢？加上fromlist = True參數(shù)即可！

def?run():

??inp?=?input("請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，動態(tài)導(dǎo)入模塊的問題基本都解決了，只剩下最后一個，那就是萬一用戶輸入錯誤的模塊名呢？比如用戶輸入了somemodules/find，由于實際上不存在somemodules這個模塊，必然會報錯！那有沒有類似上面hasattr內(nèi)置函數(shù)這么個功能呢？答案是沒有！碰到這種，你只能通過異常處理來解決。

六、最后的思考

　　可能有人會問python不是有兩個內(nèi)置函數(shù)exec和eval嗎？他們同樣能夠執(zhí)行字符串。比如：

?

exec("print('haha')")

結(jié)果：

haha

那么直接使用它們不行嗎？非要那么費(fèi)勁地使用getattr，?__import__干嘛？

　　其實，在上面的例子中，圍繞的核心主題是如何利用字符串驅(qū)動不同的事件，比如導(dǎo)入模塊、調(diào)用函數(shù)等等，這些都是python的反射機(jī)制，是一種編程方法、設(shè)計模式的體現(xiàn)，凝聚了高內(nèi)聚、松耦合的編程思想，不能簡單的用執(zhí)行字符串來代替。當(dāng)然，exec和eval也有它的舞臺，在web框架里也經(jīng)常被使用。

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/yanglang/p/8005383.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【Python】python 反射机制在实际的应用场景讲解的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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