Question

因为Python是一门动态语言，Duck Typing的概念遍布其中，所以其中的Concept并不以类型的约束为载体，而另外使用称为协议的概念。所谓协议，类似你讲英语，我也讲英语，我们就可以交流；在Python中就是我需要调用你某个方法，你正好就有这个方法。比如在字符串格式化中，如果有占位符%s，那么按照字符串转换的协议，Python会去自动地调用相应对象的__str__()方法。

>>> class Object(object):
...  def __str__(self):
...      print 'called __str__'
...      return super(Object, self).__str__()
... 
>>> o = Object()
>>> print "%s" % o
called __str__
<__main__.Object object at 0x10277a5d0>

这倒数第二行就是明证。除了__str__()外，还有其他的方法，比如__repr__()、__int__()、__long__()、__float__()、__nonzero__()等，统称类型转换协议。除了类型转换协议之外，还有许多其他协议。

1）用以比较大小的协议，这个协议依赖于__cmp__()方法，与C语言库函数cmp类似，当两者相等时，返回0，当self<other时返回负值，反之返回正值。因为它的这种复杂性，所以Python又有__eq__()、__ne__()、__lt__()、__gt__()等方法来实现相等、不等、小于和大于的判定。这也就是Python对==、!=、<和>等操作符的进行重载的支撑机制。

2）数值类型相关的协议，这一类的函数比较多，如表6-2所示。

表6-2　Python的协议与函数对应关系表

基本上，只要实现了表6-2中的几个方法，基本上就能够模拟数值类型了。不过还需要提到一个Python中特有的概念：反运算。别被吓着，其实非常简单。以加法为例，something+other，调用的是something的__add__()方法，如果something没有__add__()方法怎么办呢？调用other.__add__()是不对的，这时候Python有一个反运算的协议，它会去查看other有没有__radd__()方法，如果有，则以something为参数调用之。类似__radd__()的方法，所有的数值运算符和位运算符都是支持的，规则也是一律在前面加上前缀r即可，在此不再细表。

3）容器类型协议。容器的协议是非常浅显的，既然为容器，那么必然要有协议查询内含多少对象，在Python中，就是要支持内置函数len()，通过__len__()来完成，一目了然。而__getitem__()、__setitem__()、__delitem__()则对应读、写和删除，也很好理解。__iter__()实现了迭代器协议，而__reversed__()则提供对内置函数reversed()的支持。容器类型中最有特色的是对成员关系的判断符in和not in的支持，这个方法叫__contains__()，只要支持这个函数就能够使用in和not in运算符了。

4）可调用对象协议。所谓可调用对象，即类似函数对象，能够让类实例表现得像函数一样，这样就可以让每一个函数调用都有所不同。

>>> class Functor(object):
...  def __init__(self, context):
...      self._context = context
...  def __call__(self):
...      print 'do something with %s' % self._context
... 
>>> lai_functor = Functor('lai')
>>> yong_functor = Functor('yong')
>>> lai_functor()
do something with lai
>>> yong_functor()
do something with yong

5）与可调用对象差不多的，还有一个可哈希对象，它是通过__hash__()方法来支持hash()这个内置函数的，这在创建自己的类型时非常有用，因为只有支持可哈希协议的类型才能作为dict的键类型（不过只要继承自object的新式类默认就支持了）。

6）前面的文档谈对描述符协议和属性交互协议（__getattr__()、__setattr__()、__delattr()），那么剩下来还值得一谈的就是上下文管理器协议了，也就是对with语句的支持，这个协议通过__enter__()和__exit__()两个方法来实现对资源的清理，确保资源无论在什么情况下都会正常清理。

class Closer:
  '''
通过with
语句和一个close
方法来关闭一个对象'''
  def __init__(self, obj):
    self.obj = obj
  def __enter__(self):
    return self.obj # bound to target
  def __exit__(self, exception_type, exception_val, trace):
    try:
      self.obj.close()
    except AttributeError: # obj isn't closable
      print 'Not closable.'
      return True # exception handled successfully

对于实现了这两个方法的Closer类，我们可以如下使用它：

>>> from ftplib import FTP
>>> with Closer(FTP('ftp.somesite.com')) as conn:
...  conn.dir()
...
>>> conn.dir()
>>>

可以看到第二次调用conn.dir()已经没有输出，这是因为这个FTP连接会话已被关闭的缘故。与这里Closer类似的类在标准库中已经存在，就是contextlib里的closing。

至此，常用的对象协议就讲完了，只要活学活用这些协议，就能够写出更为Pythonic的代码。不过也要注意，协议不像C++、Java等语言中的接口，它更像是声明，没有语言上的约束力，需要大家共同遵守。