关于Python类属性与实例属性的讨论

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标题名字有点长。
之因此想写这个文章是由于碰巧看到网上一篇关于Pyhon中类属性及实例属性区别的帖子。由于我以前也被这个问题困扰过，今天碰巧看到了这篇帖子，发现帖子的做者只是描述了现象，而后对缘由的解释比较含糊，并无从根本上解释这个问题，因此才想写一下我对这个问题的想法。

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性子急的能够直接跳到最后看总结。
原帖子地址

问题描述

为了方便对比，我仍是使用原帖子的例子：

class AAA():  
    aaa = 10  

# 情形1   
obj1 = AAA()  
obj2 = AAA()   
print obj1.aaa, obj2.aaa, AAA.aaa   

# 情形2  
obj1.aaa += 2  
print obj1.aaa, obj2.aaa, AAA.aaa   

# 情形3  
AAA.aaa += 3  
print obj1.aaa, obj2.aaa, AAA.aaa

情形1的结果是：10 10 10；
情形2的结果是：12 10 10；
情形3的结果是：12 13 13；

首先为何会有这个问题呢？
由于aaa属性被称为类属性，既然是类属性，那么根据从C++/Java这种静态语言使用的经验来判断，类属性应该是为其实例所共享的。很天然的，既然是共享关系，那么从类的层次改变aaa的值，天然其实例的aaa的值也要跟着变化了。
但是情形3的状况却说明，上面的说法是错的。
错哪里呢？
要从Python的类属性讲起

Python中类属性的含义

Python属于动态强类型的语言，在不少地方和静态语言不一样，所以，不能把静态语言的规则套到动态语言上来。其中，类属性就是一个很好的例子。
Python中属性的获取
对于属性，咱们一般采用类.属性或实例.属性的形式调用。
例如上例中的AAA.aaa属于类.属性形式，obj1.aaa属于实例.属性的形式
Python中属性的设置
对于属性的设置咱们一般采用类.属性 = 值或实例.属性 = 值的形式
例如obj1.aaa = 3

上例中obj1.aaa += 2等价于obj1.aaa = obj1.aaa + 2，这句话包含了属性获取及属性设置两个操做

OK，重点来了，Python中属性的获取和设置的机制与静态语言是不一样的，正是背后机制的不一样，致使了Python中类属性不必定是为其实例所共享的

Python中属性查找机制

Python中属性的获取存在一个向上查找机制，仍是拿上面的例子作说明：
Python中一切皆对象，AAA属于类对象，obj1属于实例对象，从对象的角度来看，AAA与obj1是两个无关的对象，可是，Python经过下面的查找树创建了类对象AAA与实例对象obj1、obj2之间的关系。
如图所示

AAA
         |
       -----
      |     |  
    obj1   obj2

(图画的很差，见谅 -.-!!!)
当调用AAA.aaa时，直接从AAA获取其属性aaa。
可是情形1中调用obj1.aaa时，Python按照从obj1到AAA的顺序由下到上查找属性aaa。
值得注意的这时候obj1是没有属性aaa的，因而，Python到类AAA中去查找，成功找到，并显示出来。因此，从现象上来看，AAA的属性aaa确实是共享给其全部实例的，虽然这里只是从查找树的形式模拟了其关系。

Python中的属性设置

原帖子的做者也指出问题的关键在于情形2中obj1.aaa += 2。
为何呢？
上面咱们指出obj.aaa += 2包含了属性获取及属性设置两个操做。即obj1.aaa += 2等价于obj1.aaa = obj1.aaa + 2。
其中等式右侧的obj.aaa属于属性获取，其规则是按照上面提到的查找规则进行，即，这时候，获取到的是AAA的属性aaa，因此等式左侧的值为12。
第二个操做是属性设置，即obj.aaa = 12。当发生属性设置的时候，obj1这个实例对象没有属性aaa，所以会为自身动态添加一个属性aaa。
因为从对象的角度，类对象和实例对象属于两个独立的对象，因此，这个aaa属性只属于obj1，也就是说，这时候类对象AAA和实例对象aaa各自有一个属性aaa。
那么，在情形3中，再次调用obj1.aaa时，按照属性调用查找规则，这个时候获取到的是实例对象obj1的属性aaa，而不是类对象AAA的属性aaa。

对问题探讨的总结

到这里就能够完满解释上面的问题：
1. Python中属性的获取是按照从下到上的顺序来查找属性；
2. Python中的类和实例是两个彻底独立的对象；
3. Python中的属性设置是针对对象自己进行的；

对情形1的解释

由于Python中的属性获取是按照从下到上的顺序来查找的，因此在情形1：

obj1 = AAA()  
obj2 = AAA()

实例对象obj1和obj2不存在属性aaa。
证实以下：

>>> obj1.__dict__
{}
>>> obj2.__dict__
{}

因此，此时，obj1.aaa, obj2.aaa, AAA.aaa实质上都是指AAA.aaa。所以，输出一样的结果。

对情形2的解释

由于Python中的类和实例是两个彻底独立的对象且Python中的属性设置是针对对象自己进行的，因此在情形2：

obj1.aaa += 2

实质上是对实例对象obj1设置了属性aaa，并赋值为12。证实以下：

>>> obj1.aaa = 3
>>> obj1.__dict__
{'aaa': 3}
>>> obj2.__dict__
{}

所以，再次调用obj1.aaa时，将获取到的是实例对象obj1的属性aaa，而不是类对象AAA的属性aaa。而对于实例对象obj2，因为其并无属性aaa，因此调用obj2.aaa时，获取到的是AAA的属性aaa。

对情形3的解释

顺利理解了前两个情形，那么第3个情形就很容易了，改变AAA的属性aaa只能影响到类对象AAA和实例对象obj2，不能影响obj1，由于，obj1存在aaa，在获取时，不会获取到AAA的属性。

写在最后的话

问题自己很简单，可是经过对这个问题的探讨，能够深刻理解Python做为一个动态语言，在OOP的机制上与静态语言的差异。 最关键的地方在于两点： 1. 理解Python是如何利用查找树的机制来模仿类及实例之间的关系； 2. 理解动态语言是能够动态设置属性的