Python作為一種動(dòng)態(tài)編程語(yǔ)言，它的變量沒(méi)有類型，這種靈活性給快速開(kāi)發(fā)帶來(lái)很多便利，不過(guò)它也不是沒(méi)有缺點(diǎn)。Traits庫(kù)的一個(gè)很重要的目的就是為了解決這些缺點(diǎn)所帶來(lái)的問(wèn)題。

背景

Traits庫(kù)最初是為了開(kāi)發(fā)Chaco(一個(gè)2D繪圖庫(kù))而設(shè)計(jì)的，繪圖庫(kù)中有很多繪圖用的對(duì)象，每個(gè)對(duì)象都有很多例如線型、顏色、字體之類的屬性。為了方便用戶使用，每個(gè)屬性可以允許多種形式的值。例如，顏色屬性可以是'red'、0xff0000、(255, 0, 0)

也就是說(shuō)可以用字符串、整數(shù)、組元等類型的值表達(dá)顏色，這樣的需求初看起來(lái)用Python的無(wú)類型變量是一個(gè)很好的選擇，因?yàn)槲覀兛梢园迅鞣N各樣的值賦值給顏色屬性。但是顏色屬性雖然可以接受多樣的值，卻不是能接受所有的值，比如"abc"、0.5等等就不能很好地表示顏色。而且雖然為了方便用戶使用，對(duì)外的接口可以接受各種各樣形式的值，但是在內(nèi)部必須有一個(gè)統(tǒng)一的表達(dá)方式來(lái)簡(jiǎn)化程序的實(shí)現(xiàn)。

用Trait屬性可以很好地解決這樣的問(wèn)題:

• 它可以接受能表示顏色的各種類型的值
• 當(dāng)給它賦值為不能表達(dá)顏色的值時(shí)，它能夠立即捕捉到錯(cuò)誤，并且提供一個(gè)有用的錯(cuò)誤報(bào)告，告訴用戶它能夠接受什么樣的值
• 它提供一個(gè)內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)的顏色表達(dá)方式

讓我們來(lái)看一下使用traits屬性表示顏色的例子:

from enthought.traits.api import HasTraits, Color

class Circle(HasTraits):
    color = Color

這個(gè)程序從enthought.traits.api中導(dǎo)入我們需要使用的兩個(gè)對(duì)象: HasTraits和Color。所有擁有trait屬性的類都需要從HasTraits繼承。由于Python的多繼承特性，我們很容易將現(xiàn)有的類改為支持trait屬性。Color是一個(gè)TraitFactory對(duì)象，我們?cè)贑ircle類的定義中用它來(lái)聲明一個(gè)color屬性。

Traits是什么

trait為Python對(duì)象的屬性增加了類型定義的功能，此外還提供了如下的額外功能：

• 初始化：每個(gè)trait屬性都定義有自己的缺省值，這個(gè)缺省值用來(lái)初始化屬性
• 驗(yàn)證：基于trait的屬性都有明確的類型定義，只有滿足定義的值才能賦值給屬性
• 委托：trait屬性的值可以委托給其他對(duì)象的屬性
• 監(jiān)聽(tīng)：trait屬性的值的改變可以觸發(fā)指定的函數(shù)的運(yùn)行
• 可視化：擁有trait屬性的對(duì)象可以很方便地提供一個(gè)用戶界面交互式地改變trait屬性的值

下面這個(gè)簡(jiǎn)單的例子展示了trait所提供的這五項(xiàng)能力：

from enthought.traits.api import Delegate, HasTraits, Instance, Int, Str

class Parent ( HasTraits ):
    # 初始化: last_name被初始化為'Zhang'
    last_name = Str( 'Zhang' )

class Child ( HasTraits ):
    age = Int

    # 驗(yàn)證: father屬性的值必須是Parent類的實(shí)例
    father = Instance( Parent )

    # 委托: Child的實(shí)例的last_name屬性委托給其father屬性的last_name
    last_name = Delegate( 'father' )

    # 監(jiān)聽(tīng): 當(dāng)age屬性的值被修改時(shí)，下面的函數(shù)將被運(yùn)行
    def _age_changed ( self, old, new ):
        print 'Age changed from %s to %s ' % ( old, new )

下面用這兩個(gè)類創(chuàng)建立兩個(gè)實(shí)例:

>>> p = Parent()
>>> c = Child()

由于沒(méi)有設(shè)置c的father屬性，因此無(wú)法獲得它的last_name屬性:

>>> c.last_name
Traceback (most recent call last):
AttributeError: 'NoneType' object has no attribute 'last_name'

設(shè)置father屬性之后，我們就可以得到c的last_name了:

>>> c.father = p
>>> c.last_name
'Zhang'

設(shè)置c的age屬性將觸發(fā)_age_changed方法的執(zhí)行:

>>> c.age = 4
Age changed from 0 to 4

調(diào)用configure_traits:

>>> c.configure_traits()
True

彈出一個(gè)如下的對(duì)話框，用戶可以通過(guò)它修改c的trait屬性，

為Child類自動(dòng)生成的屬性修改對(duì)話框

可以看到屬性按照其英文名排序，垂直排為一列。由于father屬性是Parent類的實(shí)例，所以它給我們一個(gè)按鈕，點(diǎn)此按鈕出現(xiàn)下面的設(shè)置father對(duì)象的tratis屬性的對(duì)話框

點(diǎn)擊Child對(duì)話框中的Father按鈕之后，彈出編輯father屬性的對(duì)話框

在上面這個(gè)對(duì)話框中修改father的Last name，可以看到child的Last name屬性也隨之發(fā)生變化。

我們可以調(diào)用print_traits方法輸出所有的trait屬性與其值:

>>> c.print_traits()
age:       4
father:    <__main__.Parent object at 0x13B49120>
last_name: u'Zhang'

調(diào)用get方法獲得一個(gè)描述對(duì)象所有trait屬性的dict:

>>> c.get()
{'age': 4, 'last_name': u'Zhang', 'father': <__main__.Parent object at 0x13B49120>}

此外還可以調(diào)用set方法設(shè)置trait屬性的值，set方法可以同時(shí)配置多個(gè)trait的屬性:

>>> c.set(age = 6)
Age changed from 4 to 6
<__main__.Child object at 0x13B494B0>

動(dòng)態(tài)添加Trait屬性

前面介紹的方法都是在類的定義中聲明Trait屬性，在類的實(shí)例中使用Trait屬性。由于Python是動(dòng)態(tài)語(yǔ)言，因此Traits庫(kù)也提供了為某個(gè)特定的實(shí)例添加Trait屬性的方法。

下面的例子，直接產(chǎn)生HasTraits類的一個(gè)實(shí)例a, 然后調(diào)用其add_trait方法動(dòng)態(tài)地為a添加一個(gè)名為x的Trait屬性，其類型為Float，初始值為3.0。

>>> from enthought.traits.api import *
>>> a = HasTraits()
>>> a.add_trait("x", Float(3.0))
>>> a.x
3.0

接下來(lái)再創(chuàng)建一個(gè)HasTraits類的實(shí)例b，用add_trait方法為b添加一個(gè)屬性a，指定其類型為HasTraits類的實(shí)例。然后把實(shí)例a賦值給實(shí)例b的屬性a：b.a。

>>> b = HasTraits()
>>> b.add_trait("a", Instance(HasTraits))
>>> b.a = a

然后為實(shí)例b添加一個(gè)類型為Delegate(代理)的屬性y，它是b的屬性a所表示的實(shí)例的屬性x的代理，即b.y是b.a.x的代理。注意我們?cè)谟肈elegate聲明代理時(shí)，第一個(gè)參數(shù)b的一個(gè)屬性名"a"，第二個(gè)參數(shù)是是此屬性的屬性名"x"，modify=True表示可以通過(guò)b.y修改b.a.x的值。我們看到當(dāng)將b.y的值改為10的時(shí)候，a.x的值也同時(shí)改變了。

>>> b.add_trait("y", Delegate("a", "x", modify=True))
>>> b.y
3.0
>>> b.y = 10
>>> a.x
10.0

Traits 的使用場(chǎng)景

Traits 的使用場(chǎng)景非常廣泛，以下是一些常見(jiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景：

1. 插件系統(tǒng)

Traits 可以用于創(chuàng)建插件系統(tǒng)，使得我們可以為應(yīng)用程序添加新的功能或模塊，而無(wú)需修改現(xiàn)有的代碼。通過(guò)定義一系列的 Traits 類，我們可以輕松地將這些模塊組合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的功能擴(kuò)展。

2. 用戶界面開(kāi)發(fā)

Traits 提供了一種簡(jiǎn)單而強(qiáng)大的方式來(lái)創(chuàng)建用戶界面。我們可以定義各種用戶界面元素的 Traits，然后將它們組合在一起以構(gòu)建復(fù)雜的界面。Traits 還支持屬性驗(yàn)證和事件通知，使得我們可以輕松地處理用戶輸入和交互。

3. 數(shù)據(jù)分析和科學(xué)計(jì)算

Traits 提供了一種方便的方式來(lái)處理和分析數(shù)據(jù)。我們可以定義各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的 Traits，然后使用這些 Traits 來(lái)創(chuàng)建和操作數(shù)據(jù)。Traits 還支持屬性驗(yàn)證和默認(rèn)值，使得數(shù)據(jù)處理更加健壯和可靠。

 總結(jié)

Traits 是一個(gè)在 Python 中用于實(shí)現(xiàn)對(duì)象屬性的庫(kù)。Traits 可以幫助我們創(chuàng)建可復(fù)用、健壯和可擴(kuò)展的代碼。在軟件開(kāi)發(fā)中，Traits 是一種用于描述對(duì)象屬性的概念。一個(gè) Trait 是一個(gè)可重用的代碼塊，它定義了一組屬性和方法，這些屬性和方法可以被其他對(duì)象繼承和使用。Traits 可以用于創(chuàng)建可插拔組件、增加代碼的可讀性和可維護(hù)性，以及提供代碼的靈活性和復(fù)用性。

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