反射，可以理解为利用字符串的形式去对象中操作成员属性和方法
反射的这点特性让我联想到了exec函数，也是把利用字符串的形式去让Python解释器去执行命令
Python Version: 3.5+
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：
# commons.py def login(): print('登录页面!') def logout(): print('退出页面!') def index(): print('主页面')
其次，有一个index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）
import commons def run(): inp = raw_input("请输入您想访问页面的url： ").strip() if inp == "login": commons.login() elif inp == "logout": commons.logout() elif inp == "home": commons.home() else: print("404") if __name__ == '__main__': run()
我们运行index.py，输入：index，页面结果如下：
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！那么怎么办？
三、反射机制
仔细观察index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：
import commons def run(): inp = raw_input("请输入您想访问页面的url： ").strip() func = getattr(commons, inp) func() if __name__ == '__main__': 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。
Look! Python的反射立了大功，使用这几行代码，可以应对commons.py文件中任意多个页面函数的调用！接下来我们来详细介绍Python反射中用到的内建函数
0x01 getattr()
源码：
def getattr(object, name, default=None): # known special case of getattr """ getattr(object, name[, default]) -> value Get a named attribute from an object; getattr(x, 'y') is equivalent to x.y. When a default argument is given, it is returned when the attribute doesn't exist; without it, an exception is raised in that case. """ pass
getattr()函数执行成功后会将参数中对象中的方法赋值给新的变量（会返回参数中指定的对象中的方法）相当于参数中的方法又多了一个栈区的变量去引用
getattr()函数的第一个参数需要是个对象，上面的例子中，我导入了自定义的commons模块，commons就是个对象；第二个参数是指定前面对象中的一个方法名称。getattr(x, 'y') 等价于执行了 x.y。假如第二个参数输入了前面对象中不存在的方法，该函数会抛出异常并退出。所以这个时候，为了程序的健壮性，我们需要先判断一下该对象中有没有这个方法，于是hasattr()函数登场了~~
0x02 hasattr()
源码：
def hasattr(*args, **kwargs): # real signature unknown """ Return whether the object has an attribute with the given name. This is done by calling getattr(obj, name) and catching AttributeError. """ pass
hasattr()函数返回对象是否拥有指定名称的属性，简单的说就是检查在第一个参数的对象中，能否找到与第二参数名相同的方法。源码的解释还说，该函数的实现其实就是调用了getattr()函数，只不过它捕获了异常而已。所以通过这个函数，我们可以先去判断对象中有没有这个方法，有则使用getattr()来获取该方法。
0x03 delattr()
源码：
import commons print(dir(commons)) delattr(commons, 'index') print(dir(commons)) ------------ ['__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'index', 'login', 'logout'] ['__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'login', 'logout']
删除指定对象中的指定方法，特别提示：只是在本次运行程序的内存中将该方法删除，并没有影响到文件的内容。
0x04 setattr()
源码：
def setattr(x, y, v): # real signature unknown; restored from __doc__ """ Sets the named attribute on the given object to the specified value. setattr(x, 'y', v) is equivalent to ``x.y = v'' """ pass
setattr()函数用来给指定对象中的方法重新赋值（将新的函数体/方法体赋值给指定的对象名）仅在本次程序运行的内存中生效。setattr(x, 'y', v) 等价于 x.y = v
import commons commons.index() def newindex(): print('new 主页面!') setattr(commons, 'index', newindex) commons.index()
输出结果：
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 ，__import__模块反射（动态导入模块）
好的，网站发展至今，功能有了很多的扩展，现在一个后台文件已经不能满足我的需求，这个时候需要根据职能划分后台文件，现在我又新增了一个account.py这个用户管理类的文件，也需要导入到首页以备调用。
这个时候，我的首页通过反射，只能指定commons模块的方法任意调用，现在新增了account模块，是不是我又要加入if去判断啦？不用！Python已经帮我们想到这一点了！最后搬出__import__这个大救星。
由于模块的导入也需要使用Python反射的特性，所以模块名也要加入到url中，所以现在url请求变成了类似于commons/index的形式
# account.py def add_user(): print('添加用户') def del_user(): print('删除用户')
# commons.py def login(): print('登录页面!') def logout(): print('退出页面!') def index(): print('主页面')
# index.py def run(): inp = raw_input('url > ') m, f = inp.split('/') obj_module = __import__(m) if hasattr(obj_module, f): func = getattr(obj_module, f) func() else: print('404') if __name__ == "__main__": run()
能体会到__import__的作用了吗，就是把字符串当做模块去导入。import 'sys' 和 import sys 是不一样的，不信你执行一下~~要想导入字符串'sys'只能通过__import__('sys')的方式导入
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。
等等，还没完，我的网站进一步细化分工，现在又多了一层目录结构，如下所示：
|- index.py |- commons.py |- account.py |- lib |- __init__.py |- connectdb.py
现在我想在index页面中调用lib包下connectdb模块中的方法，还是用之前的方式调用可以吗？我们试一下
def run(): inp = input('url > ') m, f = inp.split('/') obj_module = __import__('lib.' + m) if hasattr(obj_module, f): func = getattr(obj_module, f) func() else: print('404') if __name__ == "__main__": run() ------------ 404
哎呦，不行啊。上面我为了测试调用lib下的模块，抛弃了对所有同级目录模块的支持，可还是不行，居然找不到这个这个模块的这个方法。还是来看下源码是怎么说的。
def __import__(name, globals=None, locals=None, fromlist=(), level=0): # real signature unknown; restored from __doc__ """ __import__(name, globals=None, locals=None, fromlist=(), level=0) -> module Import a module. Because this function is meant for use by the Python interpreter and not for general use it is better to use importlib.import_module() to programmatically import a module. The globals argument is only used to determine the context; they are not modified. The locals argument is unused. The fromlist should be a list of names to emulate ``from name import ...'', or an empty list to emulate ``import name''. When importing a module from a package, note that __import__('A.B', ...) returns package A when fromlist is empty, but its submodule B when fromlist is not empty. Level is used to determine whether to perform absolute or relative imports. 0 is absolute while a positive number is the number of parent directories to search relative to the current module. """ pass
__import__函数中有一个fromlist参数，源码解释说，如果在一个包中导入一个模块，这个参数如果为空，则return这个包对象，如果这个参数不为空，则返回包下面指定的模块对象，于是做出如下修改
def run(): inp = input('url > ') m, f = inp.split('/') obj_module = __import__('lib.' + m, fromlist=True) if hasattr(obj_module, f): func = getattr(obj_module, f) func() else: print('404') if __name__ == "__main__": run() ------------ url > connectdb/mysql 已连接mysql
成功了~~ 但是为了这次成功，我写死了lib前缀，相当于抛弃了commons和account两个导入的功能，所以以上代码并不完善，需求复杂后，还是需要对请求的url做一下判断
def run(): inp = input('url > ') if len(inp.split('/')) == 2: m, f = inp.split('/') obj_module = __import__(m) if hasattr(obj_module, f): func = getattr(obj_module, f) func() else: print('404') elif len(inp.split('/')) == 3: p, m, f = inp.split('/') obj_module = __import__(p + '.' + m, fromlist=True) if hasattr(obj_module, f): func = getattr(obj_module, f) func() else: print('404') if __name__ == "__main__": run()
# 执行 # python3 index.py url > lib/connectdb/mysql 已连接mysql # python3 index.py url > account/del_user 删除用户
虽然重复代码量不高，但我们仍要有一颗消除重复代码的❤️
def run(): if len(inp.split('/')) == 2: m, f = inp.split('/') obj_module = __import__(m) getf(obj_module, f) elif len(inp.split('/')) == 3: p, m, f = inp.split('/') obj_module = __import__(p + '.' + m, fromlist=True) getf(obj_module, f) def getf(m, f): if hasattr(m, f): func = getattr(m, f) func() else: print('404') if __name__ == "__main__": inp = input('url > ') run()
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：
exec("print('haha')")
结果：
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。
参考自：
https://cloud.tencent.com/developer/article/1183033