元类metaclass

Posted 共享时代

tags:

篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了元类metaclass相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

一 知识储备

复制代码
exec:三个参数

参数一:字符串形式的命令

参数二:全局作用域(字典形式),如果不指定,默认为globals()

参数三:局部作用域(字典形式),如果不指定,默认为locals()
复制代码
exec的使用

二 引子(类也是对象)

class Foo:
    pass

f1=Foo() #f1是通过Foo类实例化的对象

python中一切皆是对象,类本身也是一个对象,当使用关键字class的时候,python解释器在加载class的时候就会创建一个对象(这里的对象指的是类而非类的实例),因而我们可以将类当作一个对象去使用,同样满足第一类对象的概念,可以:

  • 把类赋值给一个变量

  • 把类作为函数参数进行传递

  • 把类作为函数的返回值

  • 在运行时动态地创建类 

上例可以看出f1是由Foo这个类产生的对象,而Foo本身也是对象,那它又是由哪个类产生的呢?

1 #type函数可以查看类型,也可以用来查看对象的类,二者是一样的
2 print(type(f1)) # 输出:<class \'__main__.Foo\'>     表示,obj 对象由Foo类创建
3 print(type(Foo)) # 输出:<type \'type\'>  

三 什么是元类?

元类是类的类,是类的模板

元类是用来控制如何创建类的,正如类是创建对象的模板一样,而元类的主要目的是为了控制类的创建行为

元类的实例化的结果为我们用class定义的类,正如类的实例为对象(f1对象是Foo类的一个实例Foo类是 type 类的一个实例)

type是python的一个内建元类,用来直接控制生成类,python中任何class定义的类其实都是type类实例化的对象

四 创建类的两种方式

方式一:使用class关键字

复制代码
class Chinese(object):
    country=\'China\'
    def __init__(self,name,age):
        self.name=name
        self.age=age
    def talk(self):
        print(\'%s is talking\' %self.name)
复制代码

 

方式二:就是手动模拟class创建类的过程):将创建类的步骤拆分开,手动去创建

复制代码
#准备工作:

#创建类主要分为三部分

  1 类名

  2 类的父类

  3 类体


#类名
class_name=\'Chinese\'
#类的父类
class_bases=(object,)
#类体
class_body="""
country=\'China\'
def __init__(self,name,age):
    self.name=name
    self.age=age
def talk(self):
    print(\'%s is talking\' %self.name)
"""
复制代码

步骤一(先处理类体->名称空间):类体定义的名字都会存放于类的名称空间中(一个局部的名称空间),我们可以事先定义一个空字典,然后用exec去执行类体的代码(exec产生名称空间的过程与真正的class过程类似,只是后者会将__开头的属性变形),生成类的局部名称空间,即填充字典

复制代码
class_dic={}
exec(class_body,globals(),class_dic)


print(class_dic)
#{\'country\': \'China\', \'talk\': <function talk at 0x101a560c8>, \'__init__\': <function __init__ at 0x101a56668>}
复制代码

步骤二:调用元类type(也可以自定义)来产生类Chinense

复制代码
Foo=type(class_name,class_bases,class_dic) #实例化type得到对象Foo,即我们用class定义的类Foo


print(Foo)
print(type(Foo))
print(isinstance(Foo,type))
\'\'\'
<class \'__main__.Chinese\'>
<class \'type\'>
True
\'\'\'
复制代码

我们看到,type 接收三个参数:

  • 第 1 个参数是字符串 ‘Foo’,表示类名

  • 第 2 个参数是元组 (object, ),表示所有的父类

  • 第 3 个参数是字典,这里是一个空字典,表示没有定义属性和方法

补充:若Foo类有继承,即class Foo(Bar):.... 则等同于type(\'Foo\',(Bar,),{})

五 自定义元类控制类的行为

#一个类没有声明自己的元类,默认他的元类就是type,除了使用元类type,用户也可以通过继承type来自定义元类(顺便我们也可以瞅一瞅元类如何控制类的行为,工作流程是什么)
峰哥5步带你学会元类

六 练习题

练习一:在元类中控制把自定义类的数据属性都变成大写

class Mymetaclass(type):
    def __new__(cls,name,bases,attrs):
        update_attrs={}
        for k,v in attrs.items():
            if not callable(v) and not k.startswith(\'__\'):
                update_attrs[k.upper()]=v
            else:
                update_attrs[k]=v
        return type.__new__(cls,name,bases,update_attrs)

class Chinese(metaclass=Mymetaclass):
    country=\'China\'
    tag=\'Legend of the Dragon\' #龙的传人
    def walk(self):
        print(\'%s is walking\' %self.name)


print(Chinese.__dict__)
\'\'\'
{\'__module__\': \'__main__\',
 \'COUNTRY\': \'China\', 
 \'TAG\': \'Legend of the Dragon\',
 \'walk\': <function Chinese.walk at 0x0000000001E7B950>,
 \'__dict__\': <attribute \'__dict__\' of \'Chinese\' objects>,                                         
 \'__weakref__\': <attribute \'__weakref__\' of \'Chinese\' objects>,
 \'__doc__\': None}
\'\'\'
View Code

练习二:在元类中控制自定义的类无需__init__方法

  1.元类帮其完成创建对象,以及初始化操作;

  2.要求实例化时传参必须为关键字形式,否则抛出异常TypeError: must use keyword argument

  3.key作为用户自定义类产生对象的属性,且所有属性变成大写

class Mymetaclass(type):
    # def __new__(cls,name,bases,attrs):
    #     update_attrs={}
    #     for k,v in attrs.items():
    #         if not callable(v) and not k.startswith(\'__\'):
    #             update_attrs[k.upper()]=v
    #         else:
    #             update_attrs[k]=v
    #     return type.__new__(cls,name,bases,update_attrs)

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        if args:
            raise TypeError(\'must use keyword argument for key function\')
        obj = object.__new__(self) #创建对象,self为类Foo

        for k,v in kwargs.items():
            obj.__dict__[k.upper()]=v
        return obj

class Chinese(metaclass=Mymetaclass):
    country=\'China\'
    tag=\'Legend of the Dragon\' #龙的传人
    def walk(self):
        print(\'%s is walking\' %self.name)


p=Chinese(name=\'egon\',age=18,sex=\'male\')
print(p.__dict__)
View Code

  

以上是关于元类metaclass的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

深刻理解Python中的元类(metaclass)

深刻理解Python中的元类(metaclass)

深刻理解Python中的元类(metaclass)

深刻理解Python中的元类(metaclass)以及元类实现单例模式

Python中的元类(metaclass)

深刻理解Python中的元类(metaclass)