Descritores de atributos em Python
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- Camila de Lacerda
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1 Descritores de atributos em Python outubro/2012 Luciano Ramalho
2 Ritmo desta palestra Recomendação: manter os olhos abertos
3 Pré-requistos da palestra Para acompanhar os slides a seguir, é preciso saber como funciona o básico de orientação a objetos em Python. Especificamente: contraste entre atributos de classe e de instância herança de atributos de classe (métodos e campos) atributos protegidos: como e quando usar como e quando usar a função super
4 Roteiro da palestra A partir de um cenário inicial, implementamos uma classe muito simples A partir daí, evoluímos a implementação em seis etapas para controlar o acesso aos campos das instâncias, usando propriedades, descritores e finalmente uma metaclasse Nos slides, as etapas são identificadas por números: ➊, ➋, ➌...
5 O cenário Comércio de alimentos a granel Um pedido tem vários itens Cada item tem descrição, peso (kg), preço unitário (p/ kg) e sub-total
6 ➊ mais simples, impossível class ItemPedido(object): def init (self, descricao, peso, preco): self.descricao = descricao self.peso = peso self.preco = preco def subtotal(self): return self.peso * self.preco
7 ➊ a classe produz instâncias classe instâncias
8 ➊ mais simples, impossível class ItemPedido(object): o método inicializador é conhecido como dunder init def init (self, descricao, peso, preco): self.descricao = descricao self.peso = peso self.preco = preco def subtotal(self): return self.peso * self.preco
9 ➊ porém, simples demais >>> ervilha = ItemPedido('ervilha partida',.5, 7.95) >>> ervilha.descricao, ervilha.peso, ervilha.preco ('ervilha partida',.5, 7.95) >>> ervilha.peso = -10 >>> ervilha.subtotal() isso vai dar problema na hora de cobrar...
10 ➊ porém, simples demais >>> ervilha = ItemPedido('ervilha partida',.5, 7.95) >>> ervilha.descricao, ervilha.peso, ervilha.preco ('ervilha partida',.5, 7.95) >>> ervilha.peso = -10 >>> ervilha.subtotal() We found that customers could order a negative quantity of books! And we would credit their credit card with the price... Jeff Bezos isso vai dar problema na hora de cobrar... Jeff Bezos of Amazon: Birth of a Salesman WSJ.com -
11 ➊ porém, simples demais >>> ervilha = ItemPedido('ervilha partida',.5, 7.95) >>> ervilha.descricao, ervilha.peso, ervilha.preco ('ervilha partida',.5, 7.95) >>> ervilha.peso = -10 >>> ervilha.subtotal() Descobrimos que os clientes conseguiam encomendar uma quantidade negativa de livros! E nós creditávamos o valor em seus cartões... Jeff Bezos isso vai dar problema na hora de cobrar... Jeff Bezos of Amazon: Birth of a Salesman WSJ.com -
12 ➋ validação com property >>> ervilha = ItemPedido('ervilha partida',.5, 7.95) >>> ervilha.descricao, ervilha.peso, ervilha.preco ('ervilha partida',.5, 7.95) >>> ervilha.peso = -10 Traceback (most recent call last):... ValueError: valor deve ser > 0 parece uma violação de encapsulamento mas a lógica do negócio está preservada: peso agora é uma property
13 ➋ implementar property class ItemPedido(object): def init (self, descricao, peso, preco): self.descricao = descricao self.peso = peso self.preco = preco def subtotal(self): return self.peso * def peso(self): return self. def peso(self, valor): if valor > 0: self. peso = valor else: raise ValueError('valor deve ser > 0')
14 ➋ implementar property class ItemPedido(object): def init (self, descricao, peso, preco): self.descricao = descricao self.peso = peso self.preco = preco def subtotal(self): return self.peso * def peso(self): return self. def peso(self, valor): if valor > 0: self. peso = valor else: raise ValueError('valor deve ser > 0') atributo protegido
15 ➋ implementar property class ItemPedido(object): def init (self, descricao, peso, preco): self.descricao = descricao self.peso = peso self.preco = preco def subtotal(self): return self.peso * def peso(self): return self. peso no init a property já está em def peso(self, valor): if valor > 0: self. peso = valor else: raise ValueError('valor deve ser > 0')
16 ➋ implementar property class ItemPedido(object): def init (self, descricao, peso, preco): self.descricao = descricao self.peso = peso self.preco = preco def subtotal(self): return self.peso * def peso(self): return self. def peso(self, valor): if valor > 0: self. peso = valor else: raise ValueError('valor deve ser > 0') o atributo protegido peso só é acessado nos métodos da property
17 ➋ implementar property class ItemPedido(object): def init (self, descricao, peso, preco): self.descricao = descricao self.peso = peso self.preco = preco def subtotal(self): return self.peso * def peso(self): return self. def peso(self, valor): if valor > 0: self. peso = valor else: raise ValueError('valor deve ser > 0') e se quisermos a mesma lógica para o preco? teremos que duplicar tudo isso?
18 ➌ validação com descriptor peso e preco são atributos da classe ItemPedido a lógica fica em get e set, podendo ser reutilizada
19 ➌ validação com descriptor instâncias classe
20 ➌ class Quantidade(object): def init (self): prefixo = self. class. name chave = id(self) self.nome_alvo = '%s_%s' % (prefixo, chave) def get (self, instance, owner): return getattr(instance, self.nome_alvo) implementação do descriptor def set (self, instance, value): if value > 0: setattr(instance, self.nome_alvo, value) else: raise ValueError('valor deve ser > 0') class ItemPedido(object): peso = Quantidade() preco = Quantidade() def init (self, descricao, peso, preco): self.descricao = descricao self.peso = peso self.preco = preco def subtotal(self): return self.peso * self.preco
21 ➌ uso do descriptor a classe ItemPedido tem duas instâncias de Quantidade associadas a ela
22 ➌ uso do descriptor class ItemPedido(object): peso = Quantidade() preco = Quantidade() def init (self, descricao, peso, preco): self.descricao = descricao self.peso = peso self.preco = preco a classe ItemPedido tem duas instâncias de Quantidade associadas a ela def subtotal(self): return self.peso * self.preco
23 ➌ uso do descriptor class ItemPedido(object): peso = Quantidade() preco = Quantidade() def init (self, descricao, peso, preco): self.descricao = descricao self.peso = peso self.preco = preco def subtotal(self): return self.peso * self.preco cada instância da classe Quantidade controla um atributo de ItemPedido
24 ➌ implementar o descriptor class Quantidade(object): def init (self): prefixo = self. class. name chave = id(self) self.nome_alvo = '%s_%s' % (prefixo, chave) def get (self, instance, owner): return getattr(instance, self.nome_alvo) def set (self, instance, value): if value > 0: setattr(instance, self.nome_alvo, value) else: raise ValueError('valor deve ser > 0') uma classe com método get é um descriptor
25 ➌ implementar o descriptor class Quantidade(object): def init (self): prefixo = self. class. name chave = id(self) self.nome_alvo = '%s_%s' % (prefixo, chave) def get (self, instance, owner): return getattr(instance, self.nome_alvo) def set (self, instance, value): if value > 0: setattr(instance, self.nome_alvo, value) else: raise ValueError('valor deve ser > 0') self é a instância do descritor (associada ao preco ou ao peso)
26 ➌ implementar o descriptor class Quantidade(object): def init (self): prefixo = self. class. name chave = id(self) self.nome_alvo = '%s_%s' % (prefixo, chave) def get (self, instance, owner): return getattr(instance, self.nome_alvo) def set (self, instance, value): if value > 0: setattr(instance, self.nome_alvo, value) else: raise ValueError('valor deve ser > 0') self é a instância do descritor (associada ao preco ou ao peso) instance é a instância de ItemPedido que está sendo acessada
27 ➌ implementar o descriptor class Quantidade(object): def init (self): prefixo = self. class. name chave = id(self) self.nome_alvo = '%s_%s' % (prefixo, chave) def get (self, instance, owner): return getattr(instance, self.nome_alvo) def set (self, instance, value): if value > 0: setattr(instance, self.nome_alvo, value) else: raise ValueError('valor deve ser > 0') nome_alvo é o nome do atributo da instância de ItemPedido que este descritor (self) controla
28 ➌ implementar o descriptor get e set manipulam o atributo-alvo no objeto ItemPedido
29 ➌ implementar o descriptor class Quantidade(object): def init (self): prefixo = self. class. name chave = id(self) self.nome_alvo = '%s_%s' % (prefixo, chave) def get (self, instance, owner): return getattr(instance, self.nome_alvo) def set (self, instance, value): if value > 0: setattr(instance, self.nome_alvo, value) else: raise ValueError('valor deve ser > 0') get e set usam getattr e setattr para manipular o atributo-alvo na instância de ItemPedido
30 ➌ inicialização do descritor class ItemPedido(object): peso = Quantidade() preco = Quantidade() quando um descritor é instanciado, o atributo ao qual ele será vinculado ainda não existe! def init (self, descricao, peso, preco): self.descricao = descricao self.peso = peso self.preco = preco def subtotal(self): return self.peso * self.preco exemplo: o atributo preco só passa a existir após a atribuição
31 ➌ implementar o descriptor class Quantidade(object): def init (self): prefixo = self. class. name chave = id(self) self.nome_alvo = '%s_%s' % (prefixo, chave) def get (self, instance, owner): return getattr(instance, self.nome_alvo) def set (self, instance, value): if value > 0: setattr(instance, self.nome_alvo, value) else: raise ValueError('valor deve ser > 0') temos que inventar um nome para o atributo-alvo onde será armazenado o valor na instância de ItemPedido
32 ➌ implementar o descriptor >>> ervilha = ItemPedido('ervilha partida',.5, 3.95) >>> ervilha.descricao, ervilha.peso, ervilha.preco ('ervilha partida',.5, 3.95) >>> dir(ervilha) ['Quantidade_ ', 'Quantidade_ ', ' class ', ' delattr ', ' dict ', ' doc ', ' format ', ' getattribute ', ' hash ', ' init ', ' module ', ' new ', ' reduce ', ' reduce_ex ', ' repr ', ' setattr ', ' sizeof ', ' str ', ' subclasshook ', ' weakref ', 'descricao', 'peso', 'preco', 'subtotal'] nesta implementação, os nomes dos atributos-alvo não são descritivos, dificultando a depuração
33 ➍ usar nomes descritivos ItemPedido. new invoca «quantidade».set_nome para redefinir o nome_alvo
34 ➍ usar nomes descritivos ItemPedido. new invoca «quantidade».set_nome «quantidade».set_nome redefine o nome_alvo
35 ➍ usar nomes descritivos class ItemPedido(object): peso = Quantidade() preco = Quantidade() def new (cls, *args, **kwargs): for chave, atr in cls. dict.items(): if hasattr(atr, 'set_nome'): atr.set_nome(' ' + cls. name, chave) return super(itempedido, cls). new (cls, *args, **kwargs) def init (self, descricao, peso, preco): self.descricao = descricao self.peso = peso self.preco = preco def subtotal(self): return self.peso * self.preco ItemPedido. new invoca «quantidade».set_nome
36 ➍ usar nomes descritivos class Quantidade(object): def init (self): self.set_nome(self. class. name, id(self)) def set_nome(self, prefix, key): self.nome_alvo = '%s_%s' % (prefix, key) def get (self, instance, owner): return getattr(instance, self.nome_alvo) def set (self, instance, value): if value > 0: setattr(instance, self.nome_alvo, value) else: raise ValueError('valor deve ser > 0') «quantidade».set_nome redefine o nome_alvo
37 ➍ usar nomes descritivos class ItemPedido(object): peso = Quantidade() preco = Quantidade() def new (cls, *args, **kwargs): for chave, atr in cls. dict.items(): if hasattr(atr, 'set_nome'): atr.set_nome(' ' + cls. name, chave) return super(itempedido, cls). new (cls, *args, **kwargs) def init (self, descricao, peso, preco): self.descricao = descricao self.peso = peso self.preco = preco def subtotal(self): return self.peso * self.preco Quando init executa, o descritor já está configurado com um nome de atributo-alvo descritivo
38 ➍ usar nomes descritivos ItemPedido. new invoca «quantidade».set_nome
39 ➍ usar nomes descritivos «quantidade».set_nome redefine o nome_alvo
40 ➍ nomes descritivos >>> ervilha = ItemPedido('ervilha partida',.5, 3.95) >>> ervilha.descricao, ervilha.peso, ervilha.preco ('ervilha partida', 0.5, 3.95) >>> dir(ervilha) [' ItemPedido_peso', ' ItemPedido_preco', ' class ', ' delattr ', ' dict ', ' doc ', ' format ', ' getattribute ', ' hash ', ' init ', ' module ', ' new ', ' reduce ', ' reduce_ex ', ' repr ', ' setattr ', ' sizeof ', ' str ', ' subclasshook ', ' weakref ', 'descricao', 'peso', 'preco', 'subtotal'] nesta implementação e nas próximas, os nomes dos atributosalvo seguem a convenção de atributos protegidos de Python
41 ➍ funciona, mas custa caro ItemPedido aciona new para construir cada nova instância Porém a associação dos descritores é com a classe ItemPedido: o nome do atributo-alvo nunca vai mudar, uma vez definido corretamente
42 ➍ funciona, mas custa caro Isso significa que para cada nova instância de ItemPedido que é criada, «quantidade».set_nome é invocado duas vezes Mas o nome do atributo-alvo não tem porque mudar na vida de uma «quantidade»
43 ➍ funciona, mas custa caro versão 1 versão 2 versão 3 versão 4 Número de instâncias de ItemPedido criadas por segundo (MacBook Pro 2011, Intel Core i7)
44 ➎ como evitar trabalho inútil ItemPedido. new resolveu mas de modo ineficiente. Cada «quantidade» deve receber o nome do seu atributo-alvo apenas uma vez, quando a própria classe ItemPedido for criada Para isso precisamos de uma...
45 ➎ metaclasses criam classes! metaclasses são classes cujas instâncias são classes
46 ➎ metaclasses criam classes! metaclasses são classes cujas instâncias são classes ItemPedido é uma instância de type type é a metaclasse default em Python: a classe que normalmente constroi outras classes
47 ➎ nossa metaclasse antes depois
48 ➎ nossa metaclasse ModeloMeta é a metaclasse que vai construir a classe ItemPedido ModeloMeta. init fará apenas uma vez o que antes era feito em ItemPedido. new a cada nova instância
49 ➎ nossa metaclasse class ModeloMeta(type): def init (cls, nome, bases, dic): super(modelometa, cls). init (nome, bases, dic) for chave, atr in dic.items(): if hasattr(atr, 'set_nome'): atr.set_nome(' ' + nome, chave) class ItemPedido(object): metaclass = ModeloMeta peso = Quantidade() preco = Quantidade() def init (self, descricao, peso, preco): self.descricao = descricao self.peso = peso self.preco = preco def subtotal(self): return self.peso * self.preco Assim dizemos que a classe ItemPedido herda de object, mas é uma instância (construida por) ModeloMeta
50 ➎ nossa metaclasse class ModeloMeta(type): def init (cls, nome, bases, dic): super(modelometa, cls). init (nome, bases, dic) for chave, atr in dic.items(): if hasattr(atr, 'set_nome'): atr.set_nome(' ' + nome, chave) class ItemPedido(object): metaclass = ModeloMeta peso = Quantidade() preco = Quantidade() def init (self, descricao, peso, preco): self.descricao = descricao self.peso = peso self.preco = preco def subtotal(self): return self.peso * self.preco Este init invoca «quantidade».set_nome, para cada descritor, uma vez só, na inicialização da classe ItemPedido
51 ➎ nossa metaclasse em ação
52 ➎ nossa metaclasse em ação
53 ➎ nossa metaclasse em ação +
54 ➎ desempenho melhor mesmo desempenho, nomes amigáveis versão 1 versão 2 versão 3 versão 4 versão 5 Número de instâncias de ItemPedido criadas por segundo (MacBook Pro 2011, Intel Core i7)
55 ➏ simplicidade aparente
56 ➏ o poder da abstração from modelo import Modelo, Quantidade class ItemPedido(Modelo): peso = Quantidade() preco = Quantidade() def init (self, descricao, peso, preco): self.descricao = descricao self.peso = peso self.preco = preco
57 ➏ módulo modelo.py class Quantidade(object): def init (self): self.set_nome(self. class. name, id(self)) def set_nome(self, prefix, key): self.nome_alvo = '%s_%s' % (prefix, key) def get (self, instance, owner): return getattr(instance, self.nome_alvo) def set (self, instance, value): if value > 0: setattr(instance, self.nome_alvo, value) else: raise ValueError('valor deve ser > 0') class ModeloMeta(type): def init (cls, nome, bases, dic): super(modelometa, cls). init (nome, bases, dic) for chave, atr in dic.items(): if hasattr(atr, 'set_nome'): atr.set_nome(' ' + nome, chave) class Modelo(object): metaclass = ModeloMeta
58 ➏ esquema final +
59 ➏ esquema final
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