Python-反射機制

前言

def s1():

?????print("s1是這個函數的名字!")

s = "s1"

print("%s是個字符串" % s)

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


web實例

????????考慮有這么一個場景,根據用戶輸入的url的不同,調用不同的函數,實現不同的操作,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,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,展示相應的頁面,代碼如下:

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()

我們運行visit.py,輸入:home,頁面結果如下:

請輸入您想訪問頁面的url: home

這是網站主頁面!

這就實現了一個簡單的WEB路由功能,根據不同的url,執行不同的函數,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?


反射機制

????????仔細觀察visit中的代碼,我們會發現用戶輸入的url字符串和相應調用的函數名好像!如果能用這個字符串直接調用函數就好了!但是,前面我們已經說了字符串是不能用來調用函數的。為了解決這個問題,python為我們提供一個強大的內置函數:getattr

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函數的使用方法:它接收2個參數,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),這個過程就相當于我們把一個字符串變成一個函數名的過程。然后,把獲得的結果賦值給func這個變量,實際上func就指向了commons里的某個函數。最后通過調用func函數,實現對commons里函數的調用。這完全就是一個動態訪問的過程,一切都不寫死,全部根據用戶輸入來變化。

執行上面的代碼,結果和最開始的是一樣的。

這就是python的反射,它的核心本質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動!

這段話,不一定準確,但大概就是這么個意思。


進一步完善

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,肯定會產生運行錯誤,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

?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的內置函數,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,并將其統一定位到錯誤頁面。

其實,研究過python內置函數的朋友,應該注意到還有delattr和setattr兩個內置函數。從字面上已經很好理解他們的作用了。

python的四個重要內置函數:getattr、hasattr、delattr和setattr較為全面的實現了基于字符串的反射機制。他們都是對內存內的模塊進行操作,并不會對源文件進行修改。


動態導入模塊

上面的例子是在某個特定的目錄結構下才能正常實現的,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都在commons模塊內。如下圖:

但在現實使用環境中,頁面處理函數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,實現了動態的函數調用功能,我們不禁會想那么能不能動態導入模塊呢?這完全是可以的!

python提供了一個特殊的方法:import(字符串參數)。通過它,我們就可以實現類似的反射功能。import()方法會根據參數,動態的導入同名的模塊

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()

運行一下:

請輸入您想訪問頁面的url: commons/home

這是網站主頁面!

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,最關鍵的是obj =import(modules)這一行,它讓程序去導入了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。

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

總結:通過import函數,我們實現了基于字符串的動態的模塊導入

同樣的,這里也有個小瑕疵!

如果我們的目錄結構是這樣的:

那么在visit的模塊調用語句中,必須進行修改,我們想當然地會這么做:

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的傳統方法類似,但實際上運行的時候會有錯誤。

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這一類的模塊導入路徑,import默認只會導入最開頭的圓點左邊的目錄,也就是"lib"。我們可以做個測試,在visit同級目錄內新建一個文件,代碼如下:

obj = __import__("lib.commons")

print(obj)

執行結果:

(namespace)>

這個問題怎么解決呢?加上fromlist = True參數即可!

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

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

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

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

?????else:

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

if __name__ == '__main__':

?run()

至此,動態導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內置函數這么個功能呢?答案是沒有!碰到這種,你只能通過異常處理來解決。


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

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