Python 深入理解元類 metaclass

1.使用 type 動態建立類(type 是乙個類, 用來建立類物件的元類, 所以也可以繼承)

type("
person
", (), )

2.元類

python 中類也是物件, 元類就是建立這些類物件的類, 可以理解為

myclass =metaclass()
myobject = myclass()

3.type實際上是乙個元類, type就是python在背後用來建立所有類的元類, 類似 str 是建立字串物件的類, int 是建立整數的類, type 就是建立類的類

4.python 中所有東西都是物件！

>>> age = 35
>>> age.__class__
'int'>
>>> name = 'bob' >>> name.__class__ 'str'> >>> def foo(): pass >>>foo.__class__ 'function'> >>> class bar(object): pass >>> b =bar() >>> b.__class__

那麼對於任何乙個 __class__ 的 __class__ 屬性又是什麼呢?

>>> a.__class__.__class__
'type
'>
>>> age.__class__.__class__
'type
'>
>>> foo.__class__.__class__
'type
'>
>>> b.__class__.__class__
'type
'>

結論:元類就是建立類這種物件的東西, type就是python的內建元類(xx.__class__.__class__為 type )

5.__metaclass__ 屬性

可以在寫乙個類的時候為其新增 __metaclass__ 屬性

class
foo(object):
__metaclass__ =something…
pass

如果你這麼做了, python就會用元類來建立類foo, 小心點, 這裡面有些技巧,你首先寫下class foo(object), 但是類物件foo還沒有在記憶體中建立,

python會在類的定義中尋找__metaclass__屬性, 如果找到了, python就會用它來建立類foo, 如果沒有找到, 就會用內建的type來建立這個類

6.深入理解下上一步中的 __metaclass__

class
foo(bar):
pass

foo中有__metaclass__這個屬性嗎？如果是, python會在記憶體中通過__metaclass__建立乙個名字為foo的類物件（我說的是類物件, 請緊跟我的思路）, 如果python沒有找到__metaclass__, 它會繼續在bar（父類）中尋找__metaclass__ 屬性, 並嘗試做和前面同樣的操作, 如果python在任何父類中都找不到__metaclass__, 它就會在模組層次中去尋找 __metaclass__, 並嘗試做同樣的操作, 如果還是找不到__metaclass__, python就會用內建的type來建立這個類物件

現在的問題就是, 你可以在__metaclass__中放置些什麼**呢？答案就是: 可以建立乙個類物件的東西, 那麼什麼可以用來建立乙個類呢？type, 或者任何使用到type或者子類化type的東東都可以(像1中使用type建立類物件)

7.自定義元類

條件:模組裡所有的類的屬性都應該是大寫形式

實現(__metaclass__實際上可以被任意呼叫, 它並不需要一定是乙個正式的類):

#
元類會自動將你通常傳給『type』的引數作為自己的引數傳入
defupper_attr(future_class_name, future_class_parents, future_class_attr):
'''返回乙個類物件，將屬性都轉為大寫形式
'''#
選擇所有不以'__'開頭的屬性
attrs = ((name, value) for name, value in future_class_attr.items() if
not name.startswith('__'
)) 
#將它們轉為大寫形式
uppercase_attr = dict((name.upper(), value) for name, value in
attrs)
#通過'type'來做類物件的建立
return
type(future_class_name, future_class_parents, uppercase_attr)
__metaclass__ = upper_attr #
這會作用到這個模組中的所有類
class
foo(object):
#我們也可以只在這裡定義__metaclass__，這樣就只會作用於這個類中
bar = '
bip'
print hasattr(foo, '
bar')#
輸出: false
print hasattr(foo, '
bar')#
輸出:true
f =foo()
print
f.bar
#輸出:'bip'

用oop實現:

#
請記住，'type'實際上是乙個類，就像'str'和'int'一樣
#所以，你可以從type繼承
class
upperattrmetaclass(type):
#__new__ 是在__init__之前被呼叫的特殊方法
#__new__是用來建立物件並返回之的方法#而__init__只是用來將傳入的引數初始化給物件#你很少用到__new__，除非你希望能夠控制物件的建立#
這裡，建立的物件是類，我們希望能夠自定義它，所以我們這裡改寫__new__
#如果你希望的話，你也可以在__init__中做些事情
#還有一些高階的用法會涉及到改寫__call__特殊方法，但是我們這裡不用
def__new__
(upperattr_metaclass, future_class_name, future_class_parents, future_class_attr):
attrs = ((name, value) for name, value in future_class_attr.items() if
not name.startswith('__'
)) uppercase_attr = dict((name.upper(), value) for name, value in
attrs)
return type(future_class_name, future_class_parents, uppercase_attr)

8.為什麼要使用元類?

現在回到我們的大主題上來, 究竟是為什麼你會去使用這樣一種容易出錯且晦澀的特性？好吧, 一般來說, 你根本就用不上它:

「元類就是深度的魔法，99%的使用者應該根本不必為此操心。如果你想搞清楚究竟是否需要用到元類，那麼你就不需要它。那些實際用到元類的人都非常清楚地知道他們需要做什麼，而且根本不需要解釋為什麼要用元類。」 —— python界的領袖 tim peters

元類的主要用途是建立api, 乙個典型的例子是django orm, 它允許你像這樣定義:

class
person(models.model):
name = models.charfield(max_length=30)
age = models.integerfield()

但是如果你像這樣做的話：

guy  = person(name='
bob', age='35'
)print guy.age

這並不會返回乙個integerfield物件, 而是會返回乙個int, 甚至可以直接從資料庫中取出資料, 這是有可能的, 因為 models.model定義了__metaclass__, 並且使用了一些魔法能夠將你剛剛定義的簡單的person類轉變成對資料庫的乙個複雜hook, django框架將這些看起來很複雜的東西通過暴露出乙個簡單的使用元類的api將其化簡, 通過這個api重新建立**, 在背後完成真正的工作

9.小結

python中的一切都是物件, 它們要麼是類的例項, 要麼是元類的例項, 除了type, type實際上是它自己的元類

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