两句话轻松掌握 Python 最难知识点

作者：刘羽冲

来源：https://segmentfault.com/a/1190000011447445

千万不要被所谓"元类是99%的python程序员不会用到的特性"这类的说辞吓住。因为每个中国人，都是天生的元类使用者

学懂元类，你只需要知道两句话：

道生一，一生二，二生三，三生万物

我是谁？我从哪来里？我要到哪里去？

在python世界，拥有一个永恒的道，那就是"type"，请记在脑海中，type就是道。如此广袤无垠的python生态圈，都是由type产生出来的。

道生一，一生二，二生三，三生万物。

道即是 type

一即是 metaclass(元类，或者叫类生成器)

二即是 class(类，或者叫实例生成器)

三即是 instance(实例)

万物即是 实例的各种属性与方法，我们平常使用python时，调用的就是它们。

道和一，是我们今天讨论的命题，而二、三、和万物，则是我们常常使用的类、实例、属性和方法，用hello world来举例：

输出效果：

这就是一个标准的"二生三，三生万物"过程。从类到我们可以调用的方法，用了这两步。

那我们不由自主要问，类从何而来呢？回到代码的第一行。

class Hello其实是一个函数的"语义化简称"，只为了让代码更浅显易懂，它的另一个写法是：

这样的写法，就和之前的Class Hello写法作用完全相同，你可以试试创建实例并调用

输出效果：

我们回头看一眼最精彩的地方，道直接生出了二：

Hello = type('Hello', (object,), dict(say_hello=fn))

这就是"道"，python世界的起源，你可以为此而惊叹。

注意它的三个参数！暗合人类的三大永恒命题：我是谁，我从哪里来，我要到哪里去。

第一个参数：我是谁。 在这里，我需要一个区分于其它一切的命名，以上的实例将我命名为"Hello"

第二个参数：我从哪里来

在这里，我需要知道从哪里来，也就是我的"父类"，以上实例中我的父类是"object"——python中一种非常初级的类。

第三个参数：我要到哪里去

在这里，我们将需要调用的方法和属性包含到一个字典里，再作为参数传入。以上实例中，我们有一个say_hello方法包装进了字典中。

值得注意的是，三大永恒命题，是一切类，一切实例，甚至一切实例属性与方法都具有的。理所应当，它们的"创造者"，道和一，即type和元类，也具有这三个参数。但平常，类的三大永恒命题并不作为参数传入，而是以如下方式传入

造物主，可以直接创造单个的人，但这是一件苦役。造物主会先创造"人"这一物种，再批量创造具体的个人。并将三大永恒命题，一直传递下去。

"道"可以直接生出"二"，但它会先生出"一"，再批量地制造"二"。

type可以直接生成类（class），但也可以先生成元类（metaclass），再使用元类批量定制类（class）。

元类——道生一，一生二

一般来说，元类均被命名后缀为Metalass。想象一下，我们需要一个可以自动打招呼的元类，它里面的类方法呢，有时需要sayHello，有时需要sayHi，有时又需要saySayolala，有时需要sayNihao。

如果每个内置的say_xxx都需要在类里面声明一次，那将是多么可怕的苦役！ 不如使用元类来解决问题。

以下是创建一个专门"打招呼"用的元类代码：

记住两点：

1、元类是由"type"衍生而出，所以父类需要传入type。【道生一，所以一必须包含道】

2、元类的操作都在new中完成，它的第一个参数是将创建的类，之后的参数即是三大永恒命题：我是谁，我从哪里来，我将到哪里去。 它返回的对象也是三大永恒命题，接下来，这三个参数将一直陪伴我们。

在new中，我只进行了一个操作，就是

它跟据类的名字，创建了一个类方法。比如我们由元类创建的类叫"Hello"，那创建时就自动有了一个叫"say_Hello"的类方法，然后又将类的名字"Hello"作为默认参数saying，传到了方法里面。然后把hello方法调用时的传参作为value传进去，最终打印出来。

那么，一个元类是怎么从创建到调用的呢？

来！一起根据道生一、一生二、二生三、三生万物的准则，走进元类的生命周期吧！

输出为

注意：通过元类创建的类，第一个参数是父类，第二个参数是metaclass

普通人出生都不会说话，但有的人出生就会打招呼说"Hello"，"你好","sayolala"，这就是天赋的力量。它会给我们面向对象的编程省下无数的麻烦。

现在，保持元类不变，我们还可以继续创建Sayolala， Nihao类，如下：

输出

也可以说中文

输出

再来一个小例子：

现在我们打印一下L

而普通的list没有add()方法

太棒了！学到这里，你是不是已经体验到了造物主的乐趣？

python世界的一切，尽在掌握。

年轻的造物主，请随我一起开创新世界。

我们选择两个领域，一个是Django的核心思想，"Object Relational Mapping"，即对象-关系映射，简称ORM。

这是Django的一大难点，但学完了元类，一切变得清晰。你对Django的理解将更上一层楼！

另一个领域是爬虫领域（黑客领域），一个自动搜索网络上的可用代理，然后换着IP去突破别的人反爬虫限制。

这两项技能非常有用，也非常好玩！

挑战一：通过元类创建ORM

准备工作，创建一个Field类

它的作用是

在Field类实例化时将得到两个参数，name和column_type，它们将被绑定为Field的私有属性，如果要将Field转化为字符串时，将返回"Field:XXX" ， XXX是传入的name名称。

准备工作：创建StringField和IntergerField

它的作用是

在StringField,IntegerField实例初始化时，时自动调用父类的初始化方式。

道生一

它做了以下几件事

创建一个新的字典mapping

将每一个类的属性，通过.items()遍历其键值对。如果值是Field类，则打印键值，并将这一对键值绑定到mapping字典上。

将刚刚传入值为Field类的属性删除。

创建一个专门的mappings属性，保存字典mapping。

创建一个专门的table属性，保存传入的类的名称。

一生二

如果从Model创建一个子类User：

这时

id= IntegerField('id')就会自动解析为：

Model.setattr(self, 'id', IntegerField('id'))

因为IntergerField('id')是Field的子类的实例，自动触发元类的new，所以将IntergerField('id')存入mappings并删除这个键值对。

二生三、三生万物

当你初始化一个实例的时候并调用save()方法时候

这时先完成了二生三的过程：

先调用Model.setattr，将键值载入私有对象

然后调用元类的"天赋"，ModelMetaclass.new，将Model中的私有对象，只要是Field的实例，都自动存入u.mappings。

接下来完成了三生万物的过程：

通过u.save()模拟数据库存入操作。这里我们仅仅做了一下遍历mappings操作，虚拟了sql并打印，在现实情况下是通过输入sql语句与数据库来运行。

输出结果为

年轻的造物主，你已经和我一起体验了由"道"演化"万物"的伟大历程，这也是Django中的Model版块核心原理。

接下来，请和我一起进行更好玩的爬虫实战（嗯，你现在已经是初级黑客了）：网络代理的爬取吧！

挑战二：网络代理的爬取

准备工作，先爬个页面玩玩

请确保已安装requests和pyquery这两个包。

这里，我们利用request包，把百度的源码爬了出来。

试一试抓百度

把这一段粘在get_page.py后面，试完删除

试一试抓代理

把这一段粘在get_page.py后面，试完删除

接下来进入正题：使用元类批量抓取代理

批量处理抓取代理

道生一：元类的new中，做了四件事：

将"crawl_"开头的类方法的名称推入ProxyGetter.CrawlName

将"crawl_"开头的类方法的本身推入ProxyGetter.CrawlFunc

计算符合"crawl_"开头的类方法个数

删除所有符合"crawl_"开头的类方法

怎么样？是不是和之前创建ORM的mappings过程极为相似？

一生二：类里面定义了使用pyquery抓取页面元素的方法

分别从三个免费代理网站抓取了页面上显示的全部代理。

如果对yield用法不熟悉，可以查看：

廖雪峰的python教程：生成器

二生三：创建实例对象crawler

略

三生万物：遍历每一个CrawlFunc

在ProxyGetter.CrawlName上面，获取可以抓取的的网址名。

触发类方法ProxyGetter.getrawproxies(site)

遍历ProxyGetter.CrawlFunc,如果方法名和网址名称相同的，则执行这一个方法

把每个网址获取到的代理整合成数组输出。

那么。。。怎么利用批量代理，冲击别人的网站，套取别人的密码，狂发广告水贴，定时骚扰客户？ 呃！想啥呢！这些自己悟！如果悟不到，请听下回分解！

年轻的造物主，创造世界的工具已经在你手上，请你将它的威力发挥到极致！

请记住挥动工具的口诀：

道生一，一生二，二生三，三生万物

我是谁，我来自哪里，我要到哪里去

题图：pexels，CC0 授权。