Python中的动态属性访问与__getattr__、__getattribute__、__setattr__、__delattr__详解

1. 问题描述
在Python中，当访问、设置或删除对象的属性时，如果属性不存在或需要自定义行为，可以通过重写特殊方法（如__getattr__、__getattribute__等）实现动态属性处理。这些方法允许开发者拦截属性操作，实现懒加载、数据验证、代理模式等高级功能。但它们的触发条件和执行顺序容易混淆，需明确区别。

2. 关键方法区分

• __getattr__(self, name)：
  仅当正常属性查找失败（即实例字典、类字典、父类链中均未找到属性）时被调用。常用于实现缺失属性的兜底处理（如返回默认值或动态计算值）。
• __getattribute__(self, name)：
  访问任何属性时无条件触发（包括已存在的属性）。重写时需谨慎，若实现不当易导致无限递归（例如在方法内访问self.xxx会再次触发自身）。
• __setattr__(self, name, value)：
  在设置属性时（如obj.x = 1）触发，需注意避免递归（通过object.__setattr__()或直接操作__dict__赋值）。
• __delattr__(self, name)：
  在删除属性时（如del obj.x）触发，同样需避免递归问题。

3. 执行流程与优先级
以属性访问为例，完整流程如下：

1. 若重写了__getattribute__，则始终优先调用它。
2. 在__getattribute__中，若未显式返回属性或抛出AttributeError，会继续触发后续逻辑。
3. 若属性未找到，且定义了__getattr__，则调用__getattr__作为后备。
4. 若以上均未成功，抛出AttributeError。

示例代码演示

class DynamicAttributes:
    def __init__(self):
        self.existing_attr = "I exist"

    def __getattr__(self, name):
        print(f"__getattr__: 属性 {name} 不存在，动态创建默认值")
        value = f"Dynamic {name}"
        setattr(self, name, value)  # 避免重复触发__getattr__
        return value

    def __getattribute__(self, name):
        print(f"__getattribute__: 访问属性 {name}")
        # 必须调用父类方法避免递归
        return object.__getattribute__(self, name)

    def __setattr__(self, name, value):
        print(f"__setattr__: 设置属性 {name} = {value}")
        object.__setattr__(self, name, value)

# 测试
obj = DynamicAttributes()
print("--- 访问已存在的属性 ---")
print(obj.existing_attr)  # 触发__getattribute__，直接返回
print("--- 访问不存在的属性 ---")
print(obj.new_attr)       # 先触发__getattribute__，再触发__getattr__
print("--- 再次访问同一属性 ---")
print(obj.new_attr)       # 仅触发__getattribute__（属性已存在）

输出结果

__setattr__: 设置属性 existing_attr = I exist
--- 访问已存在的属性 ---
__getattribute__: 访问属性 existing_attr
I exist
--- 访问不存在的属性 ---
__getattribute__: 访问属性 new_attr
__getattr__: 属性 new_attr 不存在，动态创建默认值
__setattr__: 设置属性 new_attr = Dynamic new_attr
Dynamic new_attr
--- 再次访问同一属性 ---
__getattribute__: 访问属性 new_attr
Dynamic new_attr

4. 常见应用场景

• 懒加载：通过__getattr__在首次访问时加载耗资源的数据。
• 数据验证：在__setattr__中检查赋值合法性。
• 代理模式：将属性访问转发到内部对象（如__getattr__中返回self._internal.attr）。
• 动态API适配：例如将obj.get_user()映射到obj._request('get', 'user')。

5. 注意事项

• 在__getattribute__或__setattr__中操作属性时，必须通过object.__getattribute__()或直接修改__dict__来避免递归。
• __getattr__应最终返回有效值或抛出AttributeError，否则可能静默失败。
• 优先考虑使用@property或描述符实现简单属性控制，仅在需要完全动态行为时使用上述方法。