流畅的Python

【上册】



前言　i



第 一部分　数据结构



第 1章　Python数据模型　3

1.1　本章新增内容　4

1.2　一摞Python风格的纸牌　4

1.3　特殊方法是如何使用的　7

1.3.1　模拟数值类型　8

1.3.2　字符串表示形式　10

1.3.3　自定义类型的布尔值　11

1.3.4　容器API　12

1.4　特殊方法概述　13

1.5　len为什么不是方法　14

1.6　本章小结　14

1.7　延伸阅读　15



第 2章　丰富的序列　17

2.1　本章新增内容　18

2.2　内置序列类型概览　18

2.3　列表推导式和生成器表达式　20

2.3.1　列表推导式对可读性的影响　20

2.3.2　列表推导式与map和filter比较　22

2.3.3　笛卡儿积　22

2.3.4　生成器表达式　23

2.4　元组不仅仅是不可变列表　24

2.4.1　用作记录　24

2.4.2　用作不可变列表　26

2.4.3　列表和元组方法的比较　27

2.5　序列和可迭代对象拆包　28

2.5.1　使用*获取余下的项　29

2.5.2　在函数调用和序列字面量中使用*拆包　29

2.5.3　嵌套拆包　30

2.6　序列模式匹配　31

2.7　切片　37

2.7.1　为什么切片和区间排除后一项　38

2.7.2　切片对象　38

2.7.3　多维切片和省略号　39

2.7.4　为切片赋值　40

2.8　使用 和*处理序列　40

2.8.1　构建嵌套列表　41

2.8.2　使用增量赋值运算符处理序列　42

2.8.3　一个 =运算符赋值谜题　43

2.9　list.sort与内置函数sorted　45

2.10　当列表不适用时　46

2.10.1　数组　47

2.10.2　memoryview　49

2.10.3　NumPy　50

2.10.4　双端队列和其他队列　52

2.11　本章小结　55

2.12　延伸阅读　56



第3章　字典和集合　59

3.1　本章新增内容　60

3.2　字典的现代句法　60

3.2.1　字典推导式　60

3.2.2　映射拆包　61

3.2.3　使用|合并映射　61

3.3　使用模式匹配处理映射　62

3.4　映射类型的标准API　64

3.4.1　“可哈希”指什么　64

3.4.2　常用映射方法概述　65

3.4.3　插入或更新可变的值　67

3.5　自动处理缺失的键　69

3.5.1　defaultdict：处理缺失键的另一种选择　69

3.5.2　__missing__方法　70

3.5.3　标准库对__missing__方法的使用不一致　72

3.6　dict的变体　73

3.6.1　collections.OrderedDict　73

3.6.2　collections.ChainMap　73

3.6.3　collections.Counter　74

3.6.4　shelve.Shelf　74

3.6.5　子类应继承UserDict而不是dict　75

3.7　不可变映射　76

3.8　字典视图　77

3.9　dict的实现方式对实践的影响　78

3.10　集合论　79

3.10.1　set字面量　80

3.10.2　集合推导式　81

3.11　集合的实现方式对实践的影响　81

3.12　字典视图的集合运算　84

3.13　本章小结　85

3.14　延伸阅读　86



第4章　Unicode文本和字节序列　88

4.1　本章新增内容　89

4.2　字符问题　89

4.3　字节概要　90

4.4　基本的编码解码器　92

4.5　处理编码和解码问题　93

4.5.1　处理UnicodeEncodeError　94

4.5.2　处理UnicodeDecodeError　95

4.5.3　加载模块时编码不符合预期抛出的SyntaxError　95

4.5.4　如何找出字节序列的编码　96

4.5.5　BOM：有用的鬼符　97

4.6　处理文本文件　98

4.7　为了正确比较而规范化Unicode字符串　105

4.7.1　大小写同一化　107

4.7.2　规范化文本匹配的实用函数　108

4.7.3　“规范化”：去掉变音符　109

4.8　Unicode文本排序　111

4.9　Unicode数据库　113

4.9.1　按名称查找字符　114

4.9.2　字符的数值意义　115

4.10　支持str和bytes的双模式API　117

4.10.1　正则表达式中的str和bytes　117

4.10.2　os函数中的str和bytes　118

4.11　本章小结　119

4.12　延伸阅读　119



第5章　数据类构建器　123

5.1　本章新增内容　124

5.2　数据类构建器概述　124

5.3　典型的具名元组　128

5.4　带类型的具名元组　130

5.5　类型提示入门　131

5.5.1　运行时没有作用　131

5.5.2　变量注解句法　132

5.5.3　变量注解的意义　132

5.6　@dataclass详解　135

5.6.1　字段选项　136

5.6.2　初始化后处理　139

5.6.3　带类型的类属性　140

5.6.4　初始化不作为字段的变量　141

5.6.5　@dataclass示例：都柏林核心模式　142

5.7　数据类导致代码异味　144

5.7.1　把数据类用作脚手架　145

5.7.2　把数据类用作中间表述　145

5.8　模式匹配类实例　145

5.8.1　简单类模式　145

5.8.2　关键字类模式　146

5.8.3　位置类模式　147

5.9　本章小结　148

5.10　延伸阅读　149



第6章　对象引用、可变性和垃圾回收　152

6.1　本章新增内容　152

6.2　变量不是盒子　153

6.3　同一性、相等性和别名　154

6.3.1　在==和is之间选择　156

6.3.2　元组的相对不可变性　157

6.4　默认做浅拷贝　157

6.5　函数的参数是引用时　161

6.5.1　不要使用可变类型作为参数的默认值　162

6.5.2　防御可变参数　164

6.6　del和垃圾回收　165

6.7　Python对不可变类型施加的把戏　167

6.8　本章小结　168

6.9　延伸阅读　169



第二部分　函数即对象



第7章　函数是一等对象　175

7.1　本章新增内容　176

7.2　把函数视为对象　176

7.3　高阶函数　177

7.4　匿名函数　179

7.5　9种可调用对象　180

7.6　用户定义的可调用类型　181

7.7　从位置参数到仅限关键字参数　182

7.8　支持函数式编程的包　184

7.8.1　operator模块　184

7.8.2　使用functools.partial冻结参数　187

7.9　本章小结　189

7.10　延伸阅读　189



第8章　函数中的类型提示　192

8.1　本章新增内容　193

8.2　关于渐进式类型　193

8.3　渐进式类型实践　194

8.3.1　Mypy初体验　195

8.3.2　让Mypy严格要求　195

8.3.3　参数的默认值　196

8.3.4　使用None表示默认值　198

8.4　类型由受支持的操作定义　198

8.5　注解中可用的类型　202

8.5.1　Any类型　203

8.5.2　简单的类型和类　205

8.5.3　Optional类型和Union类型　205

8.5.4　泛化容器　207

8.5.5　元组类型　209

8.5.6　泛化映射　211

8.5.7　抽象基类　212

8.5.8　Iterable　214

8.5.9　参数化泛型和TypeVar　215

8.5.10　静态协议　218

8.5.11　Callable　223

8.5.12　NoReturn　225

8.6　注解仅限位置参数和变长参数　225

8.7　类型不完美，测试须全面　226

8.8　本章小结　227

8.9　延伸阅读　228



第9章　装饰器和闭包　232

9.1　本章新增内容　233

9.2　装饰器基础知识　233

9.3　Python何时执行装饰器　234

9.4　注册装饰器　235

9.5　变量作用域规则　236

9.6　闭包　239

9.7　nonlocal声明　241

9.8　实现一个简单的装饰器　243

9.9　标准库中的装饰器　245

9.9.1　使用functools.cache做备忘　245

9.9.2　使用lru_cache　248

9.9.3　单分派泛化函数　249

9.10　参数化装饰器　252

9.10.1　一个参数化注册装饰器　253

9.10.2　参数化clock装饰器　254

9.10.3　基于类的clock装饰器　256

9.11　本章小结　257

9.12　延伸阅读　258



第 10章　使用一等函数实现设计模式　261

10.1　本章新增内容　262

10.2　案例分析：重构策略模式　262

10.2.1　经典的策略模式　262

10.2.2　使用函数实现策略模式　265

10.2.3　选择策略的简单方式　268

10.2.4　找出一个模块中的全部策略　269

10.3　使用装饰器改进策略模式　270

10.4　命令模式　272

10.5　本章小结　273

10.6　延伸阅读　274



第三部分　类和协议



第 11章　符合Python风格的对象　279

11.1　本章新增内容　280

11.2　对象表示形式　280

11.3　再谈向量类　281

11.4　备选构造函数　283

11.5　classmethod与staticmethod　283

11.6　格式化显示　284

11.7　可哈希的Vector2d　287

11.8　支持位置模式匹配　289

11.9　第3版Vector2d的完整代码　290

11.10　Python私有属性和“受保护”的属性　294

11.11　使用__slots__节省空间　295

11.11.1　简单衡量__slot__节省的内存　297

11.11.2　总结__slots__的问题　298

11.12　覆盖类属性　299

11.13　本章小结　300

11.14　延伸阅读　301



第 12章　序列的特殊方法　305

12.1　本章新增内容　305

12.2　Vector类：用户定义的序列类型　306

12.3　Vector类第 1版：与Vector2d类兼容　306

12.4　协议和鸭子类型　308

12.5　Vector类第 2版：可切片的序列　309

12.5.1　切片原理　310

12.5.2　能处理切片的__getitem__方法　312

12.6　Vector类第3版：动态存取属性　313

12.7　Vector类第4版：哈希和快速等值测试　316

12.8　Vector类第5版：格式化　321

12.9　本章小结　327

12.10　延伸阅读　328



第 13章　接口、协议和抽象基类　332

13.1　类型图　333

13.2　本章新增内容　333

13.3　两种协议　334

13.4　利用鸭子类型编程　335

13.4.1　Python喜欢序列　335

13.4.2　使用猴子补丁在运行时实现协议　337

13.4.3　防御性编程和“快速失败”　339

13.5　大鹅类型　340

13.5.1　子类化一个抽象基类　344

13.5.2　标准库中的抽象基类　345

13.5.3　定义并使用一个抽象基类　347

13.5.4　抽象基类句法详解　351

13.5.5　子类化抽象基类Tombola　352

13.5.6　抽象基类的虚拟子类　354

13.5.7　register的实际使用　356

13.5.8　使用抽象基类实现结构类型　356

13.6　静态协议　358

13.6.1　为double函数添加类型提示　358

13.6.2　运行时可检查的静态协议　359

13.6.3　运行时协议检查的局限性　362

13.6.4　支持静态协议　363

13.6.5　设计一个静态协议　364

13.6.6　协议设计实践　366

13.6.7　扩展一个协议　366

13.6.8　numbers模块中的抽象基类和Numeric协议　367

13.7　本章小结　369

13.8　延伸阅读　370



第 14章　继承：瑕瑜互见　374

14.1　本章新增内容　375

14.2　super()函数　375

14.3　子类化内置类型很麻烦　377

14.4　多重继承和方法解析顺序　379

14.5　混入类　384

14.6　多重继承的实际运用　385

14.6.1　抽象基类也是混入类　386

14.6.2　ThreadingMixIn和ForkingMixIn　386

14.6.3　Django泛化视图混入类　387

14.6.4　Tkinter中的多重继承　390

14.7　应对多重继承　391

14.7.1　优先使用对象组合，而不是类继承　391

14.7.2　理解不同情况下使用继承的原因　392

14.7.3　使用抽象基类显式表示接口　392

14.7.4　通过混入明确重用代码　392

14.7.5　为用户提供聚合类　392

14.7.6　仅子类化为子类化设计的类　393

14.7.7　避免子类化具体类　393

14.7.8　Tkinter的好、不好以及令人厌恶的方面　394

14.8　本章小结　394

14.9　延伸阅读　395



第 15章　类型提示进阶　399

15.1　本章新增内容　399

15.2　重载的签名　400

15.2.1　重载max函数　401

15.2.2　重载max函数的启示　405

15.3　TypedDict　405

15.4　类型校正　411

15.5　在运行时读取类型提示　413

15.5.1　注解在运行时的问题　414

15.5.2　解决这个问题　416

15.6　实现一个泛化类　417

15.7　型变　419

15.7.1　一个不变的自动售货机　419

15.7.2　一个协变的自动售货机　421

15.7.3　一个逆变的垃圾桶　421

15.7.4　型变总结　423

15.8　实现泛化静态协议　425

15.9　本章小结　426

15.10　延伸阅读　427



第 16章　运算符重载　431

16.1　本章新增内容　432

16.2　运算符重载入门　432

16.3　一元运算符　433

16.4　重载向量加法运算符 　435

16.5　重载标量乘法运算符*　439

16.6　把@当作中缀运算符使用　441

16.7　算术运算符总结　443

16.8　众多比较运算符　443

16.9　增量赋值运算符　446

16.10　本章小结　450

16.11　延伸阅读　451





【下册】



第四部分　控制流



第 17章　迭代器、生成器和经典协程　457

17.1　本章新增内容　458

17.2　单词序列　458

17.3　序列可以迭代的原因：iter函数　459

17.4　可迭代对象与迭代器　462

17.5　为Sentence类实现__iter__方法　465

17.5.1　Sentence类第 2版：经典迭代器　465

17.5.2　不要把可迭代对象变成迭代器　466

17.5.3　Sentence类第3版：生成器函数　467

17.5.4　生成器的工作原理　468

17.6　惰性实现版本　470

17.6.1　Sentence类第4版：惰性生成器　470

17.6.2　Sentence类第5版：惰性生成器表达式　471

17.7　何时使用生成器表达式　473

17.8　一个等差数列生成器　474

17.9　标准库中的生成器函数　477

17.10　可迭代的归约函数　486

17.11　yield from：从子生成器中产出　487

17.11.1　重新实现chain　488

17.11.2　遍历树状结构　489

17.12　泛化可迭代类型　493

17.13　经典协程　495

17.13.1　示例：使用协程计算累计平均值　496

17.13.2　让协程返回一个值　498

17.13.3　经典协程的泛化类型提示　501

17.14　本章小结　502

17.15　延伸阅读　503



第 18章　with、match和else块　507

18.1　本章新增内容　508

18.2　上下文管理器和with块　508

18.2.1　contextlib包中的实用工具　511

18.2.2　使用@contextmanager　512

18.3　案例分析：lis.py中的模式匹配　516

18.3.1　Scheme句法　516

18.3.2　导入和类型　517

18.3.3　解析器　518

18.3.4　环境　519

18.3.5　REPL　521

18.3.6　求值函数　522

18.3.7　实现闭包的Procedure　类529

18.3.8　使用OR模式　529

18.4　先做这个，再做那个：if语句之外的else块　530

18.5　本章小结　532

18.6　延伸阅读　533



第 19章　Python并发模型　537

19.1　本章新增内容　538

19.2　全景概览　538

19.3　术语定义　539

19.4　一个演示并发的“Hello World”示例　541

19.4.1　使用线程实现旋转指针　541

19.4.2　使用进程实现旋转指针　544

19.4.3　使用协程实现旋转指针　545

19.4.4　对比几版supervisor函数　548

19.5　GIL真正的影响　549

19.6　自建进程池　552

19.6.1　基于进程的方案　554

19.6.2　理解用时　554

19.6.3　利用多核进行素数检测的程序代码　555

19.6.4　实验：进程数多一些或少一些　558

19.6.5　基于线程的方案并不可靠　559

19.7　多核世界中的Python　559

19.7.1　系统管理　560

19.7.2　数据科学　560

19.7.3　服务器端Web和移动开发　561

19.7.4　WSGI应用程序服务器　563

19.7.5　分布式任务队列　564

19.8　本章小结　565

19.9　延伸阅读　566

19.9.1　使用线程和进程实现并发　566

19.9.2　GIL　567

19.9.3　标准库之外的并发世界　567

19.9.4　Python之外的并发和伸缩世界　569



第 20章　并发执行器　572

20.1　本章新增内容　572

20.2　并发网络下载　573

20.2.1　依序下载的脚本　574

20.2.2　使用concurrent.futures模块下载　576

20.2.3　future对象在哪里　577

20.3　使用concurrent.futures启动进程　580

20.4　实验Executor.map方法　583

20.5　显示下载进度并处理错误　585

20.5.1　flags2系列示例处理错误的方式　589

20.5.2　使用futures.as_completed函数　591

20.6　本章小结　593

20.7　延伸阅读　594



第 21章　异步编程　596

21.1　本章新增内容　597

21.2　一些定义　597

21.3　一个asyncio示例：探测域名　598

21.4　新概念：可异步调用对象　600

21.5　使用asyncio和HTTPX下载　601

21.5.1　原生协程的秘密：默默无闻的生成器　602

21.5.2　“不成功便成仁”问题　603

21.6　异步上下文管理器　603

21.7　增强asyncio版下载脚本的功能　605

21.7.1　使用asyncio.as_completed和一个线程　605

21.7.2　使用信号量限制请求　607

21.7.3　每次下载发起多个请求　610

21.8　把任务委托给执行器　612

21.9　使用asyncio编写服务器　613

21.9.1　一个FastAPI Web服务　614

21.9.2　一个使用asyncio编写的TCP服务器　617

21.10　异步迭代和异步可迭代对象　622

21.10.1　异步生成器函数　623

21.10.2　异步生成器表达式和异步推导式　627

21.11　asyncio之外的异步世界：Curio　629

21.12　异步对象的类型提示　631

21.13　异步原理与陷阱　632

21.13.1　阻塞型调用导致漫长等待　633

21.13.2　I/O密集型系统的误区　633

21.13.3　绕开CPU密集型陷阱　633

21.14　本章小结　634

21.15　延伸阅读　635



第五部分　元编程



第 22章　动态属性和特性　641

22.1　本章新增内容　642

22.2　使用动态属性转换数据　642

22.2.1　使用动态属性访问JSON类数据　643

22.2.2　处理无效属性名　646

22.2.3　使用__new__方法灵活创建对象　647

22.3　计算特性　649

22.3.1　第 1步：数据驱动属性创建　650

22.3.2　第 2步：通过特性获取链接的记录　651

22.3.3　第3步：用特性覆盖现有属性　654

22.3.4　第4步：自己实现特性缓存　655

22.3.5　第5步：使用functools缓存特性　656

22.4　使用特性验证属性　658

22.4.1　LineItem类第 1版：表示订单中商品的类　658

22.4.2　LineItem类第 2版：能验证值的特性　659

22.5　特性全解析　660

22.5.1　特性覆盖实例属性　661

22.5.2　特性的文档　663

22.6　定义一个特性工厂函数　664

22.7　处理属性删除操作　666

22.8　处理属性的重要属性和函数　667

22.8.1　影响属性处理方式的特殊属性　667

22.8.2　处理属性的内置函数　668

22.8.3　处理属性的特殊方法　668

22.9　本章小结　669

22.10　延伸阅读　670



第 23章　属性描述符　674

23.1　本章新增内容　675

23.2　描述符示例：属性验证　675

23.2.1　LineItem类第3版：一个简单的描述符　675

23.2.2　LineItem类第4版：为储存属性自动命名　680

23.2.3　LineItem类第5版：一种新型描述符　681

23.3　覆盖型描述符与非覆盖型描述符对比　683

23.3.1　覆盖型描述符　685

23.3.2　没有__get__方法的覆盖型描述符　686

23.3.3　非覆盖型描述符　687

23.3.4　覆盖类中的描述符　687

23.4　方法是描述符　688

23.5　描述符用法建议　690

23.6　描述符的文档字符串和覆盖删除操作　691

23.7　本章小结　692

23.8　延伸阅读　692



第 24章　类元编程　695

24.1　本章新增内容　696

24.2　身为对象的类　696

24.3　type：内置的类工厂函数　697

24.4　类工厂函数　698

24.5　引出__init_subclass__　700

24.6　使用类装饰器增强类的功能　706

24.7　导入时和运行时比较　708

24.8　元类入门　713

24.8.1　元类如何定制类　715

24.8.2　一个友好的元类示例　715

24.8.3　元类求解时间实验　718

24.9　使用元类实现Checked类　722

24.10　元类的实际运用　726

24.10.1　可简化或代替元类的现代功能　726

24.10.2　元类是稳定的语言功能　726

24.10.3　一个类只能有一个元类　726

24.10.4　元类应作为实现细节　727

24.11　使用元类的__prepare__方法实现新颖的构思　727

24.12　小结　729

24.13　本章小结　730

24.14　延伸阅读　730



结语　733