Python基础学习之反射机制详解

什么是反射

在Python中，反射是指通过一组内置的函数和语句，在运行时动态地访问、检查和修改对象的属性、方法和类信息的机制。Python中的反射机制非常强大，可以使程序更加灵活和可扩展。

Python中的反射主要涉及以下几个内置函数和语句：

• getattr()：获取对象的属性或方法。可以通过对象和字符串的方式传递属性或方法名，并且还可以提供一个默认值，用于在属性或方法不存在时返回。

• setattr()：设置对象的属性或方法。可以通过对象、字符串和值的方式传递属性或方法名和值。

• delattr()：删除对象的属性或方法。可以通过对象和字符串的方式传递属性或方法名。

• dir()：获取对象的所有属性和方法的列表。可以使用dir()函数来获取对象的所有属性和方法的列表。

• type()：获取对象的类型。可以使用type()函数来获取对象的类型信息。

• inspect模块：该模块提供了更加高级的反射功能，可以用于获取函数和类的参数列表、注解、源代码等信息。

应用场景

反射在Python中的应用场景非常广泛，例如：

• 动态加载模块和类：使用反射可以在运行时动态加载模块和类，以便于程序更加灵活和可扩展。

• 动态修改对象属性和方法：使用反射可以在运行时动态修改对象的属性和方法，以便于程序更加灵活。

• 实现插件系统：使用反射可以实现插件系统，允许程序在运行时动态加载和卸载插件。

• 实现ORM框架：使用反射可以实现ORM框架，允许程序在运行时动态地将Python对象映射到数据库中的表格。

总之，反射是Python中一种非常有用的元编程技术，可以使程序更加灵活和可扩展。但是，在使用反射时需要谨慎，避免滥用，因为反射可能会影响性能并增加代码复杂度。

基本小栗子

1.访问对象属性

class MyClass:
    def __init__(self, x):
        self.x = x

obj = MyClass(42)
attr_name = "x"
attr_value = getattr(obj, attr_name)
print(f"{attr_name} = {attr_value}")

2.动态调用对象方法

class MyClass:
    def my_method(self, x, y):
        return x + y

my_object = MyClass()
result = getattr(my_object, "my_method")(1, 2)
print(result)  # 输出 3

3.动态创建对象

class MyClass:
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y

my_class = type("MyClass", (), {"x": 1, "y": 2})
my_object = my_class()
print(my_object.x, my_object.y)  # 输出 1 2

4.动态导入模块

# 使用 importlib.import_module() 导入模块
import importlib
module_name = 'math'
module = importlib.import_module(module_name)

# 使用 getattr() 访问模块的属性
pi_value = getattr(module, 'pi')
print(pi_value)  # 输出: 3.141592653589793

5.获取类属性

class MyClass:
    my_class_attribute = "Hello World"

print(getattr(MyClass, "my_class_attribute"))  # 输出 "Hello World"

6.检查对象是否具有属性

class MyClass:
    def __init__(self):
        self.my_attribute = "Hello World"

my_object = MyClass()
print(hasattr(my_object, "my_attribute"))  # 输出 True
print(hasattr(my_object, "non_existent_attribute"))  # 输出 False

7.动态获取类的方法列表

class MyClass:
    def __init__(self):
        self.my_attribute = 'Hello, World!'
        
    def my_method(self):
        print(self.my_attribute)

# 使用 dir() 获取类的方法列表
method_list = [method_name for method_name in dir(MyClass) if callable(getattr(MyClass, method_name))]
print(method_list)  # 输出: ['__init__', '__module__', 'my_method']

8.动态调用模块中的函数

# 使用 importlib.import_module() 导入模块
import importlib
module_name = 'math'
module = importlib.import_module(module_name)

# 使用 getattr() 访问模块中的函数
sqrt_function = getattr(module, 'sqrt')
result = sqrt_function(4)
print(result)  # 输出: 2.0

9.动态修改对象的属性

class MyClass:
    def __init__(self):
        self.my_attribute = 'Hello, World!'

my_object = MyClass()

# 使用 setattr() 修改对象的属性
setattr(my_object, 'my_attribute', 'Hello, Universe!')
print(my_object.my_attribute)  # 输出: 'Hello, Universe!'

贴近实际应用的小场景

假设正在构建一个电商网站，并需要实现一个订单管理系统。这个系统需要支持多种订单类型（例如普通订单、抢购订单、团购订单等），每种订单类型有其独特的属性和方法。

为了实现这个系统，可以使用反射来动态地创建订单对象，并根据订单类型来调用相应的属性和方法。

首先，需要定义一个基本的订单类，该类包含所有订单类型的通用属性和方法。然后，可以创建一个名为 OrderFactory 的工厂类，该类负责根据订单类型创建订单对象。

下面是示例代码：

class Order:
    def __init__(self, order_id, customer_name, product_id):
        self.order_id = order_id
        self.customer_name = customer_name
        self.product_id = product_id
    
    def calculate_total_price(self):
        # 计算订单总价
        pass

    def validate_order(self):
        # 验证订单是否合法
        pass

    def confirm_order(self):
        # 确认订单
        pass

class OrderFactory:
    @staticmethod
    def create_order(order_type, order_id, customer_name, product_id):
        # 动态创建订单对象
        order_class = globals().get(order_type)
        if not order_class:
            raise ValueError(f"Invalid order type: {order_type}")
        return order_class(order_id, customer_name, product_id)

class FlashSaleOrder(Order):
    def __init__(self, order_id, customer_name, product_id, discount):
        super().__init__(order_id, customer_name, product_id)
        self.discount = discount
    
    def calculate_total_price(self):
        # 计算限时抢购订单的总价（包含折扣）
        pass

class GroupBuyOrder(Order):
    def __init__(self, order_id, customer_name, product_id, group_size):
        super().__init__(order_id, customer_name, product_id)
        self.group_size = group_size

    def calculate_total_price(self):
        # 计算团购订单的总价（根据购买人数和商品单价）
        pass

现在，可以使用 OrderFactory 来创建订单对象。例如，要创建一个限时抢购订单，可以使用以下代码：

order_type = "FlashSaleOrder"
order_id = "123"
customer_name = "Alice"
product_id = "456"
discount = 0.2

order = OrderFactory.create_order(order_type, order_id, customer_name, product_id, discount)

这将动态地创建一个 FlashSaleOrder 对象，并使用提供的参数初始化它。

另外，如果需要动态调用订单对象的方法，可以使用 Python 的内置反射机制。例如，要调用订单对象的 calculate_total_price 方法，可以使用以下代码：

method_name = "calculate_total_price"
method = getattr(order, method_name)
total_price = method()

这将动态地获取 order 对象的 calculate_total_price 方法，并调用它来计算订单的总价。

来源：https://mp.weixin.qq.com/s/NRSkzdAbcdF828YhFd88NA