在 Python 的對(duì)象模型中，描述符對(duì)象（Descriptor Objects）是支撐語言動(dòng)態(tài)特性的核心機(jī)制之一。從最基礎(chǔ)的屬性訪問，到復(fù)雜的元編程框架（如 Django ORM、SQLAlchemy、Pydantic 的字段系統(tǒng)），描述符始終處于幕后，卻決定著屬性系統(tǒng)的最終行為。

如果說 __dict__ 體系提供了屬性數(shù)據(jù)的靜態(tài)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，那么描述符對(duì)象就是介入這一結(jié)構(gòu)之上的動(dòng)態(tài)訪問控制層。

需要強(qiáng)調(diào)的是，描述符不是特殊語法或內(nèi)建魔法，而是完全遵循 Python 對(duì)象模型的普通對(duì)象。

一、描述符對(duì)象的概念

（1）描述符是對(duì)象

在 Python 中，一切皆對(duì)象。描述符也不例外：

? 它是某個(gè)類的實(shí)例

? 擁有自身的類型、屬性與方法

? 可以被賦值、傳遞并存儲(chǔ)于 __dict__ 中

d = Descriptor()

在這一層面上，d 與任何普通對(duì)象并無區(qū)別。

（2）描述符語義的由來

描述符之所以獲得特殊語義，并非源于其“身份”，而在于其實(shí)現(xiàn)了特定的協(xié)議方法，并且位于類屬性位置。

當(dāng)一個(gè)對(duì)象同時(shí)滿足以下條件時(shí)，在屬性訪問過程中，就會(huì)被解釋器識(shí)別為描述符對(duì)象：

? 實(shí)現(xiàn) __get__()、__set__()、__delete__() 中至少一個(gè)

? 作為類屬性存在于另一個(gè)類的 __dict__ 中

二、描述符的存儲(chǔ)位置與作用范圍

（1）描述符的存儲(chǔ)位置

描述符對(duì)象在參與屬性訪問控制時(shí)，必須作為類屬性存在于另一個(gè)類對(duì)象的 __dict__ 中。

    x = D()   # 描述符對(duì)象存放在 A.__dict__ 中

此處的 D() 是一個(gè)普通對(duì)象，但由于它位于 A.__dict__ 中，因此進(jìn)入屬性查找鏈。

（2）描述符的作用對(duì)象

盡管描述符存在于類級(jí)別，但其控制的卻是：

? 實(shí)例屬性的訪問

? 類屬性的訪問行為（當(dāng) instance is None）

比如：

print(a.x)    # 輸出：descriptor

因?yàn)樵撛L問會(huì)被解釋為：

A.__dict__['x'].__get__(a, A)

從語言規(guī)范角度看，描述符對(duì)象本質(zhì)上是對(duì)的實(shí)現(xiàn)。這些協(xié)議方法不是“魔法”，而是 Python 在屬性查找過程中主動(dòng)調(diào)用的標(biāo)準(zhǔn)接口。

三、描述符對(duì)象的分類

根據(jù)是否攔截屬性寫入或刪除操作，描述符可分為兩類：數(shù)據(jù)描述符（Data Descriptor）和非數(shù)據(jù)描述符（Non-data Descriptor）。

（1）數(shù)據(jù)描述符

定義：實(shí)現(xiàn)了 __set__() 和 / 或 __delete__()，通常同時(shí)實(shí)現(xiàn)了 __get__() 方法。

行為特征：在屬性查找順序中優(yōu)先級(jí)高于實(shí)例 __dict__，因此實(shí)例無法通過同名屬性繞過其控制。

示例：

        obj.__dict__[self.storage_name] = value

作為類屬性使用：

    balance = Positive()

訪問行為驗(yàn)證：

print(a.__dict__) # 輸出 {'_balance': 100, 'balance': -999}

在 Python 的世界里，沒有什么能完全阻止一個(gè)想要直接操作 __dict__ 的開發(fā)者，但描述符能確保通過“正規(guī)途徑”（即 a.balance = val）進(jìn)入的數(shù)據(jù)一定是合法的。真正的保護(hù)應(yīng)將存儲(chǔ)名（如 _balance）與屬性名（balance）分離。

（2）非數(shù)據(jù)描述符

定義：僅實(shí)現(xiàn) __get__() 方法。

行為特征：優(yōu)先級(jí)低于實(shí)例 __dict__，因此可被實(shí)例屬性遮蔽。

示例：

        return value

作為類屬性使用：

        return 42

訪問行為驗(yàn)證：

print(d.value)   # 第二次：直接從 d.__dict__ 取值，42，不再觸發(fā)描述符

以上示例利用非數(shù)據(jù)描述符優(yōu)先級(jí)低于實(shí)例 __dict__ 的特性實(shí)現(xiàn)“惰性求值”：首次訪問時(shí)觸發(fā)計(jì)算并將結(jié)果緩存至實(shí)例 __dict__ ；后續(xù)訪問則因?qū)嵗龑傩浴罢诒巍绷嗣枋龇苯幼x取緩存，從而有效避免重復(fù)計(jì)算，優(yōu)化運(yùn)行性能。

四、Python 內(nèi)置的描述符對(duì)象

Python 中的大量核心對(duì)象，本身就是描述符對(duì)象。

（1）函數(shù)對(duì)象：非數(shù)據(jù)描述符

類中定義的函數(shù)對(duì)象本身是非數(shù)據(jù)描述符。通過其 __get__() 方法，Python 實(shí)現(xiàn)了實(shí)例方法的自動(dòng)綁定。

a = A()

當(dāng)訪問方法 foo：

a.foo

本質(zhì)是：

A.__dict__['foo'].__get__(a, A)

從而生成綁定方法（Bound Method）。

（2）@property：標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)描述符

@property 返回的是標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)描述符對(duì)象（實(shí)現(xiàn)了 __get__()、__set__() 和 __delete__()），用于將屬性訪問映射為函數(shù)調(diào)用。

示例：

        self._age = value

訪問行為：

p.age = 30       # 調(diào)用 property.__set__

可以這樣說，@property 是描述符機(jī)制的官方封裝版本。

（3）@classmethod 與 @staticmethod

這兩個(gè)裝飾器均返回描述符對(duì)象，分別實(shí)現(xiàn)對(duì)類對(duì)象或函數(shù)本身的不同綁定策略。

示例：

        return "no binding"

訪問驗(yàn)證：

print(Demo().static_method()) # 仍不綁定

classmethod 的描述符在 __get__() 中綁定 owner。staticmethod 的描述符在 __get__() 中直接返回函數(shù)。二者都是描述符對(duì)象，只是綁定策略不同。

五、描述符對(duì)象在屬性查找鏈中的位置

當(dāng)執(zhí)行 obj.attr 時(shí)，Python 的查找順序?yàn)椋?/p>

1、類 __dict__ 中的數(shù)據(jù)描述符

2、實(shí)例 obj.__dict__

3、類 __dict__ 中的非數(shù)據(jù)描述符

4、類 __dict__ 中的普通屬性

5、__getattr__() 方法

描述符的“權(quán)力”并非絕對(duì)，而是由協(xié)議與順序共同決定的。

六、描述符的現(xiàn)代最佳實(shí)踐：__set_name__

Python 3.6 之后，引入了：

__set_name__(self, owner, name)

__set_name__() 方法在類創(chuàng)建階段被自動(dòng)調(diào)用，使描述符對(duì)象能夠獲知自身的屬性名與所屬類。這是當(dāng)前描述符實(shí)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)范式。

示例：

        setattr(obj, self.storage_name, value)

描述符作為類屬性使用：

    salary = Typed()

此時(shí)在類創(chuàng)建過程中，解釋器會(huì)隱式執(zhí)行：

Typed.__set_name__(Employee, "salary")

實(shí)際訪問行為如下：

print(e.salary)   # 輸出：8000

底層狀態(tài)：

e.__dict__ == {"_age": 30, "_salary": 8000}

實(shí)際數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在實(shí)例的 __dict__ 中，而訪問路徑始終經(jīng)過類 __dict__ 中的描述符對(duì)象。

上例說明：

? Typed() 本身是一個(gè)普通對(duì)象。

? 它存在于 Employee.__dict__。

? 通過 __set_name__ 獲得屬性名。

? 通過 __get__ / __set__ 管理實(shí)例數(shù)據(jù)。

? 實(shí)例并不直接暴露真實(shí)存儲(chǔ)字段。

這一結(jié)構(gòu)正是現(xiàn)代描述符實(shí)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)范式，也是 ORM、字段系統(tǒng)、類型系統(tǒng)中最常見的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。

小結(jié)

描述符對(duì)象是 Python 屬性系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分。它們以普通對(duì)象的形式存在于類 __dict__ 中，通過實(shí)現(xiàn)特定協(xié)議方法參與屬性查找過程，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)屬性訪問行為的精細(xì)控制。理解描述符，有助于全面把握 Python 對(duì)象模型與屬性機(jī)制的設(shè)計(jì)思想。

“點(diǎn)贊有美意，贊賞是鼓勵(lì)”