摘要：事實上實例的實現方式與上面的實例類似。其次，為了實現確實對屬性的調用順序做出了相應的調整，這些將會的下中介紹。參考資料如何理解的中基于的一些概念上中基于的一些概念下的官方文檔描述符解密的官方文檔

Python 在 2.2 版本中引入了descriptor（描述符）功能，也正是基于這個功能實現了新式類(new-styel class)的對象模型，同時解決了之前版本中經典類 (classic class) 系統中出現的多重繼承中的 MRO(Method Resolution Order) 問題，另外還引入了一些新的概念，比如 classmethod, staticmethod, super, Property 等。因此理解 descriptor 有助于更好地了解 Python 的運行機制。

那么什么是 descriptor 呢？

簡而言之：descriptor 就是一類實現了__get__(), __set__(), __delete__()方法的對象。

Orz...如果你瞬間頓悟了，那么請收下我的膝蓋；
O_o!...如果似懂非懂,那么恭喜你！說明你潛力很大,咱們可以繼續挖掘：

對于陌生的事物，一個具體的栗子是最好的學習方式，首先來看這樣一個問題：假設我們給一次數學考試創建一個類，用于記錄每個學生的學號、數學成績、以及提供一個用于判斷是否通過考試的check 函數：

class MathScore():
    
    def __init__(self, std_id, score):
        self.std_id = std_id
        self.score = score

    def check(self):
        if self.score >= 60:
            return "pass"
        else:
            return "failed"            

很簡單一個示例，看起來運行的不錯：

xiaoming = MathScore(10, 90)

xiaoming.score
Out[3]: 90

xiaoming.std_id
Out[4]: 10

xiaoming.check()
Out[5]: "pass"

但是會有一個問題，比如手一抖錄入了一個負分數，那么他就得悲劇的掛了：

xiaoming = MathScore(10, -90)

xiaoming.score
Out[8]: -90

xiaoming.check()
Out[9]: "failed"

這顯然是一個嚴重的問題，怎么能讓一個數學 90+ 的孩子掛科呢，于是乎一個簡單粗暴的方法就誕生了：

class MathScore():
    
    def __init__(self, std_id, score):
        self.std_id = std_id
        if score < 0:
            raise ValueError("Score can"t be negative number!")
        self.score = score

    def check(self):
        if self.score >= 60:
            return "pass"
        else:
            return "failed"                     

上面再類的初始化函數中增加了負數判斷，雖然不夠優雅，甚至有點拙劣，但這在實例初始化時確實工作的不錯：

xiaoming = MathScore(10, -90)

Traceback (most recent call last):

  File "", line 1, in 
    xiaoming = MathScore(10, -90)

  File "C:/Users/xu_zh/.spyder2-py3/temp.py", line 14, in __init__
    raise ValueError("Score can"t be negative number!")

ValueError: Score can"t be negative number!

OK, 但我們還無法阻止實例對 score 的賦值操作，畢竟修改成績也是常有的事：

xiaoming = MathScore(10, 90)

xiaoming = -10    # 無法判斷出錯誤

對于大多數童鞋，這個問題 so easy 的啦：將 score 變為私有，從而禁止 xiaoming.score 這樣的直接調用，增加一個 get_score 和 set_score 用于讀寫：

class MathScore():
    
    def __init__(self, std_id, score):
        self.std_id = std_id
        if score < 0:
            raise ValueError("Score can"t be negative number!")
        self.__score = score

    def check(self):
        if self.__score >= 60:
            return "pass"
        else:
            return "failed"            
        
    def get_score(self):
        return self.__score
    
    def set_score(self, value):
        if value < 0:
            raise ValueError("Score can"t be negative number!")
        self.__score = value

這確實是種常見的解決方法，但是不得不說這簡直丑爆了：

調用成績再也不能使用 xiaoming.score 這樣自然的方式，需要使用 xiaoming.get_score() ，這看起來像口吃在說話！
還有那反人類的下劃線和括號...那應該只出現在計算機之間竊竊私語之中...
賦值也無法使用 xiaoming.score = 80， 而需使用 xiaoming.set_score(80)， 這對數學老師來說，太 TM 不自然了 !!!

作為一門簡潔優雅的編程語言，Python 是不會坐視不管的，于是其給出了 Property 類：

先不管 Property 是啥，咱先看看它是如何簡潔優雅的解決上面這個問題的：

class MathScore():
    
    def __init__(self, std_id, score):
        self.std_id = std_id
        if score < 0:
            raise ValueError("Score can"t be negative number!")
        self.__score = score

    def check(self):
        if self.__score >= 60:
            return "pass"
        else:
            return "failed"            
        
    def __get_score__(self):
        return self.__score
    
    def __set_score__(self, value):
        if value < 0:
            raise ValueError("Score can"t be negative number!")
        self.__score = value
        
    score = property(__get_score__, __set_score__)

與上段代碼相比，主要是在最后一句實例化了一個 property 實例，并取名為 score， 這個時候，我們就能如此自然的對 instance.__score 進行讀寫了：

xiaoming = MathScore(10, 90)

xiaoming.score
Out[30]: 90

xiaoming.score = 80

xiaoming.score
Out[32]: 80

xiaoming.score = -90
Traceback (most recent call last):

  File "", line 1, in 
    xiaoming.score = -90

  File "C:/Users/xu_zh/.spyder2-py3/temp.py", line 28, in __set_score__
    raise ValueError("Score can"t be negative number!")

ValueError: Score can"t be negative number!

WOW~~一切工作正常！
嗯，那么問題來了：它是怎么工作的呢？
先看下 property 的參數：

class property(fget=None, fset=None, fdel=None, doc=None)  #拷貝自 Python 官方文檔

它的工作方式：

實例化 property 實例（我知道這是句廢話）；

調用 property 實例（比如xiaoming.score）會直接調用 fget，并由 fget 返回相應值；

對 property 實例進行賦值操作（xiaoming.score = 80）則會調用 fset，并由 fset 定義完成相應操作；

刪除 property 實例（del xiaoming），則會調用 fdel 實現該實例的刪除；

doc 則是該 property 實例的字符說明；

fget/fset/fdel/doc 需自定義，如果只設置了fget，則該實例為只讀對象；

這看起來和本篇開頭所說的 descriptor 的功能非常相似，讓我們回顧一下 descriptor：

“descriptor 就是一類實現了__get__(), __set__(), __delete__()方法的對象。”

@~@ 如果你這次又秒懂了，那么請再次收下我的膝蓋 Orz...

另外，Property 還有個裝飾器語法糖 @property，其所實現的功能與 property() 完全一樣：

class MathScore():
    
    def __init__(self, std_id, score):
        self.std_id = std_id
        if score < 0:
            raise ValueError("Score can"t be negative number!")
        self.__score = score

    def check(self):
        if self.__score >= 60:
            return "pass"
        else:
            return "failed"            
    
    @property    
    def score(self):
        return self.__score
    
    @score.setter
    def score(self, value):    #注意方法名稱要與上面一致，否則會失效
        if value < 0:
            raise ValueError("Score can"t be negative number!")
        self.__score = value

我們知道了 property 實例的工作方式了，那么問題又來了：它是怎么實現的？
事實上 Property 確實是基于 descriptor 而實現的，下面進入我們的正題 descriptor 吧！

照樣先不管 descriptor 是啥，咱們還是先看栗子，對于上面 Property 實現的功能，我們可以通過自定義的 descriptor 來實現：

class NonNegative():
    
    def __init__(self):
        pass

    def __get__(self, ist, cls):
        return "descriptor get: " + str(ist._MathScore__score)  #這里加上字符描述便于看清調用

    def __set__(self, ist, value):
        if value < 0:
            raise ValueError("Score can"t be negative number!")
        print("descriptor set:", value)
        ist.__score = value
        
class MathScore():
    
    score = NonNegative()    

    def __init__(self, std_id, score):
        self.std_id = std_id
        if score < 0:
            raise ValueError("Score can"t be negative number!")
        self.__score = score
        
    def check(self):
        if self.__score >= 60:
            return "pass"
        else:
            return "failed"           

我們新定義了一個 NonNegative 類，并在其內實現了__get__、__set__方法，然后在 MathScore 類中實例化了一個 NonNegative 的實例 score，注意！！！重要的事情說三遍：score 實例是 MathScore 的類屬性！！！類屬性！！！類屬性！！！這個 Mathscore.score 屬性同上面 Property 的 score 實例的功能是一樣的，只不過 Mathscore.score 調用的 get、set 并不定義在 Mathscore 內，而是定義在 NonNegative 類中，而 NonNegative 類就是一個 descriptor 對象！

納尼？ NonNegative 類的定義中可沒見到半個 “descriptor” 的字樣，怎么就成了 descriptor 對象？？？

淡定！ 重要的事情這里只說一遍：任何實現 __get__，__set__ 或 __delete__ 方法中一至多個的類，就是 descriptor 對象。所以 NonNegative 自然是一個 descriptor 對象。

那么 descriptor 對象與普通類比有什么特別之處呢？ 先不急，來看看上端代碼的效果：

xiaoming = MathScore(10, 90)

xiaoming.score
Out[67]: "descriptor get: 90"

xiaoming.score = 80
descriptor set: 80

wangerma = MathScore(11, 70)

wangerma.score
Out[70]: "descriptor get: 70"

wangerma.score = 60
Out[70]: descriptor set: 60

wangerma.score
Out[73]: "descriptor get: 60"

xiaoming.score
Out[74]: "descriptor get: 80"

xiaoming.score = -90

ValueError: Score can"t be negative number!

可以發現，MathScore.score 雖然是一個類屬性，但它卻可以通過實例的進行賦值，且面對不同的 MathScore 實例 xiaoming、wangerma 的賦值和調用，并不會產生沖突！因此看起來似乎更類似于 MathScore 的實例屬性，但與實例屬性不同的是它并不通過 MathScore 實例的讀寫方法操作值，而總是通過 NonNegative 實例的 __get__ 和 __set__ 對值進行操作，那么它是怎么做到這點的？

注意看 __get__、__set__ 的參數

 def __get__(self, ist, cls):  #self：descriptor 實例本身（如 Math.score），ist：調用 score 的實例（如 xiaoming）,cls：descriptor 實例所在的類（如MathScore）
        ...

    def __set__(self, ist, value):  #score 就是通過這些傳入的 ist 、cls 參數，實現對 MathScore 及其具體實例屬性的調用和改寫的
        ...

OK, 現在我們基本搞清了 descriptor 實例是如何實現對宿主類的實例屬性進行模擬的。事實上 Property 實例的實現方式與上面的 NonNegative 實例類似。那么我們既然有了 Propery，為什么還要去自定義 descriptor 呢？

答案在于：更加逼真的模擬實例屬性（想想 MathScore.__init__里面那惡心的判斷語句），還有最重要的是：代碼重用！！！

簡而言之：通過單個 descriptor 對象，可以更加逼真的模擬實例屬性，并且可以實現對宿主類實例的多個實例屬性進行操作。

O.O! 如果你又秒懂了，那么你可以直接跳到下面寫評論了...

看個栗子：假如不僅要判斷學生的分數是否為負數，而且還要判學生的學號是否為負值，使用 property 的實現方式是這樣子的：

class MathScore():
    
    def __init__(self, std_id, score):
        if std_id < 0:
            raise ValueError("Can"t be negative number!")
        self.__std_id = std_id
        if score < 0:
            raise ValueError("Can"t be negative number!")
        self.__score = score

    def check(self):
        if self.__score >= 60:
            return "pass"
        else:
            return "failed"            
    
    @property    
    def score(self):
        return self.__score
    
    @score.setter
    def score(self, value):
        if value < 0:
            raise ValueError("Can"t be negative number!")
        self.__score = value
    
    @property
    def std_id(self):
        return self.__std_id

    @std_id.setter
    def std_id(self, idnum):
        if idnum < 0:
            raise ValueError("Can"t be negative nmuber!")
        self.__std_id = idnum

Property 實例最大的問題是：

無法影響宿主類實例的初始化，所以咱必須在__init__ 加上那丑惡的 if ...

單個 Property 實例僅能針對宿主類實例的單個屬性，如果需要對多個屬性進行控制，則必須定義多個 Property 實例， 這真是太蛋疼了！

但是自定義 descriptor 可以很好的解決這個問題，看下實現：

class NonNegative():
    
    def __init__(self):
        self.dic = dict()

    def __get__(self, ist, cls):
        print("Description get", ist)
        return self.dic[ist]

    def __set__(self, ist, value):
        print("Description set", ist, value)
        if value < 0:
            raise ValueError("Can"t be negative number!")
        self.dic[ist] = value
        
class MathScore():
    
    score = NonNegative()    
    std_id = NonNegative()    
    
    def __init__(self, std_id, score):
        #這里并未創建實例屬性 std_id 和 score, 而是調用 MathScore.std_id 和 MathScore.score
        
        self.std_id = std_id
        self.score = score  
        
    def check(self):
        if self.score >= 60:
            return "pass"
        else:
            return "failed"     

哈哈~！ MathScore.__init__ 內終于沒了 if ，代碼也比上面的簡潔不少，但是功能一個不少，且實例之間不會相互影響：

zhangsan = MathScore(12, 50)
Description set <__main__.MathScore object at 0x0000022E47C46D68> 12
Description set <__main__.MathScore object at 0x0000022E47C46D68> 50

lisi = MathScore(13, 90)
Description set <__main__.MathScore object at 0x0000022E47C46160> 13
Description set <__main__.MathScore object at 0x0000022E47C46160> 90

wangerma = MathScore(-13, 70)
Description set <__main__.MathScore object at 0x0000022E47C46DD8> -13


ValueError: Can"t be negative number!


zhangsan.score
Description get <__main__.MathScore object at 0x0000022E47C46D68>
Out[116]: 50

zhangsan.score = 80
Description set <__main__.MathScore object at 0x0000022E47C46D68> 80

lisi.score
Description get <__main__.MathScore object at 0x0000022E47C46160>
Out[118]: 90

事實上，MathScore 多個實例的同一個屬性，都是通過單個 MathScore 類的相應類屬性（也即 NonNegative 實例）操作的，這同 property 一致，但它又是怎么克服 Property 的兩個不足的呢？秘訣有三個：

Property 實例本質上是借助類屬性，變向對實例屬性進行操作，而 NonNegative 實例則是完全通過類屬性模擬實例屬性，因此實例屬性其實根本不存在；

NonNegative 實例使用字典記錄每個 MathScore 實例及其對應的屬性值，其中 key 為 MathScore 實例名：比如 score 實例就是使用 dic = {‘Zhangsan’:50, ‘Lisi’:90} 記錄每個實例對應的 score 值，從而確保可以實現對 MathScore 實例屬性的模擬；

MathScore 通過在__init__內直接調用類屬性，從而實現對實例屬性初始化賦值的模擬，而 Property 則不可能，因為 Property 實例（也即MathScore的類屬性）是真實的操作 MathScore 實例傳入的實例屬性以達到目的，但如果在初始化程序中傳入的不是實例屬性，而是類屬性（也即 Property 實例本身），則會陷入無限遞歸（PS：想一下如果將前一個property 實例實現中的self.__score 改成這里的 self.score 會發生什么）。

這三點看的似懂非懂，沒關系，來個比喻：

每個 descriptor 實例（MathScore.score 和 MathScore.std_id）都是類作用域里的一個籃子，籃子里放著寫著每個 MathScore 實例名字的盒子（‘zhangsan’，’lisi‘），同一個籃子里的盒子只記錄同樣屬性的值（比如score籃子里的盒子只記錄分數值），當 MathScore 的實例對相應屬性進行操作時，則找到對應的籃子，取出標有該實例名字的盒子，并對其進行操作。

因此，實例對應的屬性，壓根不在實例自己的作用域內，而是在類作用域的籃子里，只不過我們可以通過 xiaoming.score 這樣的方式進行操作而已，所以其實際的調用的邏輯是這樣的：下圖右側的實例分別通過紅線和黑線對score和std_id 進行操作，他們首先通過類調用相應的類屬性，然后類屬性通過對應的 descriptor 實例作用域對操作進行處理，并返回給類屬性相應結果，最后讓實例感知到。

看到這里，很多童鞋可能不淡定了，因為大家都知道在 Python 中采取 xiaoming.score = 10 這樣的賦值方式，如果 xiaoming 沒有 score 這樣的實例屬性，必定會自動創建該實例屬性，怎么會去調用 MathScore 的 score 呢？

首先，要鼓掌！！！ 給想到這點的童鞋點贊！！！其實上面在說 Property 的時候這個問題就產生了。

其次，Python 為了實現 discriptor 確實對屬性的調用順序做出了相應的調整，這些將會“Python 的 descriptor（下）”中介紹。

1、如何理解 Python 的 Descriptor？
2、python中基于descriptor的一些概念（上）
3、python中基于descriptor的一些概念（下）
4、descriptor 的官方文檔
5、Python描述符（descriptor）解密
6、class property 的官方文檔