python类和元类
python 类和元类详解
小麦麦子 2016-09-06 11:11:00
今天在网上看到一篇关于python语言中类和元类(metaclass)的一些讲解和简单运用，感觉对python入门的童鞋非常有帮助，分享出来，希望大家喜欢。 (一) python中的类 今天看到一篇好文，然后结合自己的情况总结一波。 这里讨论的python类，都基于python2.7x以及继承于object的新式类进行讨论。 首先在python中，所有东西都是对象。这句话非常重要要理解元类我要重新来理解一下python中的类。 class Trick(object): pass 当python在执行带class语句的时候，会初始化一个类对象放在内存里面。例如这里会初始化一个Trick对象。 这个对象(类)自身拥有创建对象(通常我们说的实例，但是在python中还是对象)的能力。 为了方便后续理解，我们可以先尝试一下在新式类中最古老厉害的关键字type。 input: class Trick(object): pass print type('123') print type(123) print type(Trick()) output: <type 'str'> <type 'int'> <class '__main__.Trick'> 可以看到能得到我们平时使用的 str, int, 以及我们初始化的一个实例对象Trick() 但是下面的方法你可能没有见过，type同样可以用来动态创建一个类 type(类名, 父类的元组（针对继承的情况，可以为空），包含属性的字典（名称和值）) 这个怎么用呢，我要用这个方法创建一个类 让我们看下下面的代码 input: print type('trick', (), {}) output: <class '__main__.trick'> 同样我们可以实例化这个类对象 input: print type('trick', (), {})() output: <__main__.trick object at 0x109283450> 可以看到，这里就是一个trick的实例对象了。 同样的这个方法还可以初始化创建类的父类，同时也可以初始化类属性: input: class FlyToSky(object): pass pw = type('Trick', (FlyToSky, ), {'laugh_at': 'hahahaha'}) print pw().laugh_at print pw.__dict__ print pw.__bases__ print pw().__class__ print pw().__class__.__class__ output: hahahaha {'__module__': '__main__', 'laugh_at': 'hahahaha', '__doc__': None} (<class '__main__.FlyToSky'>,) <class '__main__.Trick'> <type 'type'> 下面我将依次理一下上面的内容，在此之前我必须先介绍两个魔法方法： __class__这个方法用于查看对象属于是哪个生成的，这样理解在python中的所有东西都是对象，类对象也是对象。如果按照以前的思维来想的话就是类是元类的实例，而实例对象是类的实例。 __bases__这个方法用于得到一个对象的父类是谁，特别注意一下__base__返回单个父类，__bases__以tuple形式返回所有父类。 好了知道了这两个方法我来依次说一下每行什么意思。 使用type创建一个类赋值给pw type的接受的三个参数的意思分辨是(类的名称， 类是否有父类(), 类的属性字典{}) 这里初始化一个类的实例，然后尝试去获得父类的laugh_at属性值，然后得到结果hahahaha 取一个pw的也就是我们常见类的类字典数据 拿到pw的父类，结果是我们指定的 FlyToSky pw的实例pw()属于哪个类初始化的，可以看到是class Trick 我们再看class trick是谁初始化的？ 就是元类type了 (二) 什么是元类以及简单运用 这一切介绍完之后我们总算可以进入正题 到底什么是元类？通俗的就是说，元类就是创建类的类。。。这样听起来是不是超级抽象？ 来看看这个 Trick = MetaClass() MyObject = Trick() 上面我们已经介绍了，搞一个Trick可以直接这样 Trick = type('Trick', (), {}) 可以这样其实就是因为，Type实际上是一个元类，用他可以去创建类。什么是元类刚才说了，元类就是创建类的类。也可以说他就是一个类的创建工厂。 类上面的__metaclass__属性，相信愿意了解元类细节的盆友，都肯定见过这个东西，而且为之好奇。不然我不知道是什么支撑你看到这里的:joy:。使用了__metaclass__这个魔法方法就意味着就会用__metaclass__指定的元类来创建类了。 class Trick(FlyToSky): pass 当我们在创建上面的类的时候，python做了如下的操作： Trick中有__metaclass__这个属性吗？如果有，那么Python会在内存中通过__metaclass__创建一个名字为Trick的类对象，也就是Trick这个东西。如果Python没有找到__metaclass__，它会继续在自己的父类FlyToSky中寻找__metaclass__属性，并且尝试以__metaclass__指定的方法创建一个Trick类对象。如果Python在任何一个父类中都找不到__metaclass__，它也不会就此放弃，而是去模块中搜寻是否有__metaclass__的指定。如果还是找不到，好吧那就是使用默认的type来创建Trick。 那么问题来了，我们要在__metaclass__中放置什么呢？答案是可以创建一个类的东西，type,或者任何用到type或子类化type的东西都行。 (三) 自定义元类 自定义类的的目的，我总结了一下就是拦截类的创建，然后修改一些特性，然后返回该类。是不是有点熟悉？没错，就是感觉是装饰器干的事情，只是装饰器是修饰一个函数，同样是一个东西进去，然后被额外加了一些东西，最后被返回。 其实除了上面谈到的制定一个__metaclass__并不需要赋值给它的不一定要是正式类，是一个函数也可以。要创建一个使所有模块级别都是用这个元类创建类的话，在模块级别设定__metaclass__就可以了。先写一个来试试看，我还是延用stackoverflow上面那个哥们的例子，将所有的属性都改为大写的。�� 来看这个例子： input: def upper_attr(class_name, class_parents, class_attr): """ 返回一个对象,将属性都改为大写的形式 :param class_name: 类的名称 :param class_parents: 类的父类tuple :param class_attr: 类的参数 :return: 返回类 """ # 生成了一个generator attrs = ((name, value) for name, value in class_attr.items() if not name.startswith('__')) uppercase_attrs = dict((name.upper(), value) for name, value in attrs) return type(class_name, class_parents, uppercase_attrs) __metaclass__ = upper_attr pw = upper_attr('Trick', (), {'bar': 0}) print hasattr(pw, 'bar') print hasattr(pw, 'BAR') print pw.BAR output: False True 0 可以从上面看到，我实现了一个元类(metaclass)， 然后指定了模块使用这个元类来创建类，所以当我下面使用type进行类创建的时候，可以发现小写的bar参数被替换成了大写的BAR参数，并且在最后我调用了这个类属性并，打印了它。 上面我们使用了函数做元类传递给类，下面我们使用一个正式类来作为元类传递给__metaclass__ class UpperAttrMetaClass(type): def __new__(mcs, class_name, class_parents, class_attr): attrs = ((name, value) for name, value in class_attr.items() if not name.startswith('__')) uppercase_attrs = dict((name.upper(), value) for name, value in attrs) return super(UpperAttrMetaClass, mcs).__new__(mcs, class_name, class_parents, uppercase_attrs) class Trick(object): __metaclass__ = UpperAttrMetaClass bar = 12 money = 'unlimited' print Trick.BAR print Trick.MONEY