python 反射机制在实际的应用场景讲解

剖析python语言中 "反射" 机制的本质和实际应用场景
一. 前言

  1. def s1():
  2. print("s1是这个函数的名字!")
  3. s = "s1"
  4. 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:

  1. def login():
  2. print("这是一个登陆页面!")
  3. def logout():
  4. print("这是一个退出页面!")
  5. def home():
  6. 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)

  1. import commons
  2. def run():
  3. inp = input("请输入您想访问页面的url: ").strip()
  4. if inp == "login":
  5. commons.login()
  6. elif inp == "logout":
  7. commons.logout()
  8. elif inp == "home":
  9. commons.home()
  10. else:
  11. print("404")
  12. if __name__ == ‘__main__‘:
  13. run()

我们运行visit.py,输入:home,页面结果如下:

  1. 请输入您想访问页面的url: home
  2. 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:

  1. import commons
  2. def run():
  3. inp = input("请输入您想访问页面的url: ").strip()
  4. func = getattr(commons,inp)
  5. func()
  6. if __name__ == ‘__main__‘:
  7. 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:

  1. 请输入您想访问页面的url: jpg
  2. Traceback (most recent call last):
  3. File "F:/Python/pycharm/s13/reflect/visit.py", line 16, in <module>
  4. run()
  5. File "F:/Python/pycharm/s13/reflect/visit.py", line 11, in run
  6. func = getattr(commons,inp)
  7. 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:

  1. import commons
  2. def run():
  3. inp = input("请输入您想访问页面的url: ").strip()
  4. if hasattr(commons,inp):
  5. func = getattr(commons,inp)
  6. func()
  7. else:
  8. print("404")
  9. if __name__ == ‘__main__‘:
  10. 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。

  1. def run():
  2. inp = input("请输入您想访问页面的url: ").strip()
  3. modules, func = inp.split("/")
  4. obj = __import__(modules)
  5. if hasattr(obj, func):
  6. func = getattr(obj, func)
  7. func()
  8. else:
  9. print("404")
  10. if __name__ == ‘__main__‘:
  11. run()

运行一下:

  1. 请输入您想访问页面的url: commons/home
  2. 这是网站主页面!
  3. 请输入您想访问页面的url: account/find
  4. 这是一个查找功能页面!

我们来分析一下上面的代码:

  首先,我们并没有定义任何一行import语句;

  其次,用户的输入inp被要求为类似“commons/home”这种格式,其实也就是模拟web框架里的url地址,斜杠左边指向模块名,右边指向模块中的成员名。

  然后,modules,func = inp.split("/")处理了用户输入,使我们获得的2个字符串,并分别保存在modules和func变量里。

  接下来,最关键的是obj = __import__(modules)这一行,它让程序去导入了modules这个变量保存的字符串同名的模块,并将它赋值给obj变量。

  最后的调用中,getattr去modules模块中调用func成员的含义和以前是一样的。

  总结:通过__import__函数,我们实现了基于字符串的动态的模块导入。

  同样的,这里也有个小瑕疵!

  如果我们的目录结构是这样的:

  那么在visit的模块调用语句中,必须进行修改,我们想当然地会这么做:

  1. def run():
  2. inp = input("请输入您想访问页面的url: ").strip()
  3. modules, func = inp.split("/")
  4. obj = __import__("lib." + modules) #注意字符串的拼接
  5. if hasattr(obj, func):
  6. func = getattr(obj, func)
  7. func()
  8. else:
  9. print("404")
  10. if __name__ == ‘__main__‘:
  11. run()

改了这么一个地方:obj = __import__("lib." + modules),看起来似乎没什么问题,和import lib.commons的传统方法类似,但实际上运行的时候会有错误。

  1. 请输入您想访问页面的url: commons/home
  2. 404
  3. 请输入您想访问页面的url: account/find
  4. 404

为什么呢?因为对于lib.xxx.xxx.xxx这一类的模块导入路径,__import__默认只会导入最开头的圆点左边的目录,也就是“lib”。我们可以做个测试,在visit同级目录内新建一个文件,代码如下:

  1. obj = __import__("lib.commons")
  2. print(obj)

执行结果:

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

这个问题怎么解决呢?加上fromlist = True参数即可!

  1. def run():
  2. inp = input("请输入您想访问页面的url: ").strip()
  3. modules, func = inp.split("/")
  4. obj = __import__("lib." + modules, fromlist=True) # 注意fromlist参数
  5. if hasattr(obj, func):
  6. func = getattr(obj, func)
  7. func()
  8. else:
  9. print("404")
  10. if __name__ == ‘__main__‘:
  11. run()

  至此,动态导入模块的问题基本都解决了,只剩下最后一个,那就是万一用户输入错误的模块名呢?比如用户输入了somemodules/find,由于实际上不存在somemodules这个模块,必然会报错!那有没有类似上面hasattr内置函数这么个功能呢?答案是没有!碰到这种,你只能通过异常处理来解决。

六、最后的思考

  可能有人会问python不是有两个内置函数exec和eval吗?他们同样能够执行字符串。比如:

  1. exec("print(‘haha‘)")

结果:

  1. haha

那么直接使用它们不行吗?非要那么费劲地使用getattr, __import__干嘛?

  其实,在上面的例子中,围绕的核心主题是如何利用字符串驱动不同的事件,比如导入模块、调用函数等等,这些都是python的反射机制,是一种编程方法、设计模式的体现,凝聚了高内聚、松耦合的编程思想,不能简单的用执行字符串来代替。当然,exec和eval也有它的舞台,在web框架里也经常被使用。

时间: 2024-08-08 23:01:04

python 反射机制在实际的应用场景讲解的相关文章

Python 反射机制详解

本文和大家分享的主要是python反射机制相关内容,一起来看看吧,希望对大家学习python有所帮助. 对编程语言比较熟悉的朋友,应该知道"反射"这个机制.Python作为一门动态语言,当然不会缺少这一重要功能.然而,在网络上却很少见到有详细或者深刻的剖析论文.下面结合一个web路由的实例来阐述python的反射机制的使用场景和核心本质. 一.前言 1 def f1():2   print("f1是这个函数的名字!")3   4 s = "f1"

python反射机制深入分析

对编程语言比较熟悉的朋友,应该知道“反射”这个机制.Python作为一门动态语言,当然不会缺少这一重要功能.然而,在网络上却很少见到有详细或者深刻的剖析论文.下面结合一个web路由的实例来阐述python的反射机制的使用场景和核心本质. 一.前言 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

python反射机制实现

笔者之前看到很多撸java的同事.老是说着反射机制什么的,然后就想想我大Python肯定也有反射机制的实现方法,于是就写了下面的一段python实现的反射机制代码: comm模块代码 1 def jk(): 2 name = 'huangsonghui' 3 print(name) 4 return {1,2,3} main模块代码: import commdef run(): inp = input('enter:') if hasattr(comm,inp): d = getattr(com

Python面试题之Python反射机制

0x00 前言 def f1(): print('f1') def f2(): print('f2') def f3(): print('f3') def f4(): print('f4') a = 1 test.py import test as ss ss.f1() ss.f2() print(ss.a) 我们要导入另外一个模块,可以使用import.现在有这样的需求,我动态输入一个模块名,可以随时访问到导入模块中的方法或者变量,怎么做呢? imp = input(“请输入你想导入的模块名:

Python ————反射机制

python中的反射功能是由以下四个内置函数提供:hasattr.getattr.setattr.delattr,改四个函数分别用于对对象内部执行:检查是否含有某成员.获取成员.设置成员.删除成员. # commons.py 文件 name = "nick" def f1(): return "This is f1." def f2(): return "This is f2." def nb(): return "This is ni

python 反射机制

反射也叫路由系统,就是通过字符串的形式导入模块:通过字符串的形式去模块中寻找指定的函数,并执行,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,一种基于字符串的时间驱动. 获取:(getattr:获取或执行对象中的对象) 1 class NameList(): 2 def __init__(self,name,age): 3 self.name = name 4 self.age = age 5 6 def Show(self): 7 print("My name is %s

python反射机制

关于反射, 其实一共有4个函数: 其中obj可以是模块或者是对象 hasattr(obj, str) 判断obj中是否包含str成员 getattr(obj,str) 从obj中获取str成员 setattr(obj, str, value) 把obj中的str成员设置成value. 注意. 这里的value可以是值, 也可以是函数或者方法 delattr(obj, str) 把obj中的str成员删除掉 注意, 以上操作都是在内存中进行的. 并不会影响你的源代码 在操作的对象是模块的时候: i

Python学习心得(六) 反射机制、装饰器

1.反射机制 #/usr/bin/env python # -*- coding:utf-8 -*- ''' Python反射机制的核心本质: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 通俗讲就是通过用户传入url的不同,调用不同的模块函数,好多比较流行的web框架都是通过反射的机制,根据url的不同指向不同的模块 getattr(),hasattr(),setattr(),delattr()对模块的修改都在内存中进行,并不会影响文件中的真实内容

java基础:反射机制

一:定义 JAVA反射机制是在运行状态中,对于任意一个类,都能够知道这个类的所有属性和方法:对于任意一个对象,都能够调用它的任意一个方法和属性:这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制. 二:使用场景 一般用在框架的封装上.hibernate.struts都是用反射机制实现的. 举例:JDBC中加载数据库驱动Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver"); 三:优点 反射机制的优点就是可以实现动态创建对象和编译,体现出很大的