python的反射机制

简介: python的反射机制

一、前言
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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!

二、web实例
  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:

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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)

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import commons

def run():
inp = input("请输入您想访问页面的url: ").strip()

//代码效果参考:https://v.youku.com/v_show/id_XNjQwNjg0NjA2NA==.html
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:

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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!那么怎么破?

三、反射机制
  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:

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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()
  首先说明一下getattr函数的使用方法:它接收2个参数,前面的是一个对象或者模块,后面的是一个字符串,注意了!是个字符串!

  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,一种基于字符串的事件驱动!

  这段话,不一定准确,但大概就是这么个意思。

四、进一步完善
  上面的代码还有个小瑕疵,那就是如果用户输入一个非法的url,比如jpg,由于在commons里没有同名的函数,肯定会产生运行错误,具体如下:

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请输入您想访问页面的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'
  那怎么办呢?其实,python考虑的很全面了,它同样提供了一个叫hasattr的内置函数,用于判断commons中是否具有某个成员。我们将代码修改一下:

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import commons

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

//代码效果参考:https://v.youku.com/v_show/id_XNjQwNjg0NjAzMg==.html
else:
print("404")

if name == 'main':
run()
  通过hasattr的判断,可以防止非法输入错误,并将其统一定位到错误页面。

  其实,研究过python内置函数的朋友,应该注意到还有delattr和setattr两个内置函数。从字面上已经很好理解他们的作用了。

  python的四个重要内置函数:getattr、hasattr、delattr和setattr较为全面的实现了基于字符串的反射机制。他们都是对内存内的模块进行操作,并不会对源文件进行修改。

五、动态导入模块
  上面的例子是在某个特定的目录结构下才能正常实现的,也就是commons和visit模块在同一目录下,并且所有的页面处理函数都在commons模块内。如下图:

  但在现实使用环境中,页面处理函数往往被分类放置在不同目录的不同模块中,也就是如下图:

  难道我们要在visit模块里写上一大堆的import 语句逐个导入account、manage、commons模块吗?要是有1000个这种模块呢?

  刚才我们分析完了基于字符串的反射,实现了动态的函数调用功能,我们不禁会想那么能不能动态导入模块呢?这完全是可以的!

  python提供了一个特殊的方法:import(字符串参数)。通过它,我们就可以实现类似的反射功能。import()方法会根据参数,动态的导入同名的模块。

我们再修改一下上面的visit模块的代码。

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def run():
inp = input("请输入您想访问页面的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()
运行一下:

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请输入您想访问页面的url: commons/home
这是网站主页面!

请输入您想访问页面的url: account/find
这是一个查找功能页面!
  我们来分析一下上面的代码:

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