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        當前位置:首頁  >  技術干貨  > 詳解Python元類

        詳解Python元類

        來源:千鋒教育
        發(fā)布人:xqq
        時間: 2023-11-07 09:11:09 1699319469

        什么是元類?

        理解元類(metaclass)之前,我們先了解下Python中的OOP和類(Class)。

        面向對象全稱ObjectOrientedProgramming簡稱OOP,這種編程思想被大家所熟知。它是把對象作為一個程序的基本單元,把數(shù)據(jù)和功能封裝在里面,能夠實現(xiàn)很好的復用性,靈活性和擴展性。OOP中有2個基本概念:類和對象:

        類是描述如何創(chuàng)建一個對象的代碼段,用來描述具有相同的屬性和方法的對象的集合,它定義了該集合中每個對象所共有的屬性和方法

        對象是類的實例(Instance)。

        我們舉個例子:

        In:classObjectCreator(object):

        ...:pass

        ...:

        In:my_object=ObjectCreator()

        In:my_object

        Out:<__main__.ObjectCreatorat0x1082bbef0>

        而Python中的類并不是僅限于此:

        In:print(ObjectCreator)

        ObjectCreator竟然可以被print,所以它的類也是對象!既然類是對象,你就能動態(tài)地創(chuàng)建它們,就像創(chuàng)建任何對象那樣。我在日常工作里面就會有這種動態(tài)創(chuàng)建類的需求,比如在mock數(shù)據(jù)的時候,現(xiàn)在有個函數(shù)func接收一個參數(shù):

        In:deffunc(instance):

        ...:print(instance.a,instance.b)

        ...:print(instance.method_a(10))

        ...:

        正常使用起來傳入的instance是符合需求的(有a、b屬性和method_a方法),但是當我想單獨調試func的時候,需要「造」一個,假如不用元類,應該是這樣寫:

        In:defgenerate_cls(a,b):

        ...:classFake(object):

        ...:defmethod_a(self,n):

        ...:returnn

        ...:Fake.a=a

        ...:Fake.b=b

        ...:returnFake

        ...:

        In:ins=generate_cls(1,2)()

        In:ins.a,ins.b,ins.method_a(10)

        Out:(1,2,10)

        你會發(fā)現(xiàn)這不算是「動態(tài)創(chuàng)建」的:

        類名(Fake)不方便改變

        要創(chuàng)建的類需要的屬性和方法越多,就要對應的加碼,不靈活。

        我平時怎么做呢:

        In:defmethod_a(self,n):

        ...:returnn

        ...:

        In:ins=type('Fake',(),{'a':1,'b':2,'method_a':method_a})()

        In:ins.a,ins.b,ins.method_a(10)

        Out:(1,2,10)

        到了這里,引出了type函數(shù)。本來它用來能讓你了解一個對象的類型:

        In:type(1)

        Out:int

        In:type('1')

        Out:str

        In:type(ObjectCreator)

        Out:type

        In:type(ObjectCreator())

        Out:__main__.ObjectCreator

        另外,type如上所說還可以動態(tài)地創(chuàng)建類:type可以把對于類的描述作為參數(shù),并返回一個類。

        MyClass=type('MyClass',(),{})

        這種用法就是由于type實際上是一個元類,作為元類的type在Python中被用于在后臺創(chuàng)建所有的類。在Python語言上有個說法「Everythingisanobject」。包括整數(shù)、字符串、函數(shù)和類...所有這些都是對象。所有這些都是由一個類創(chuàng)建的:

        In:age=35

        In:age.__class__

        Out:int

        In:name='bob'

        In:name.__class__

        Out:str

        ...

        現(xiàn)在,任何__class__中的__class__是什么?

        In:age.__class__.__class__

        Out:type

        In:name.__class__.__class__

        Out:type

        ...

        如果你愿意,你可以把type稱為「類工廠」。type是Python中內建元類,當然,你也可以創(chuàng)建你自己的元類。

        創(chuàng)建自己的元類

        Python2創(chuàng)建類的時候,可以添加一個__metaclass__屬性:

        classFoo(object):

        __metaclass__=something...

        [...]

        如果你這樣做,Python會使用元類來創(chuàng)建Foo這個類。Python會在類定義中尋找__metaclass__。如果找到它,Python會用它來創(chuàng)建對象類Foo。如果沒有找到它,Python將使用type來創(chuàng)建這個類。

        在Python3中語法改變了一下:

        classSimple1(object,metaclass=something...):

        [...]

        本質上是一樣的。拿一個4年前寫分享的元類例子(就是為了推薦你來閱讀??我的PPT:《Python高級編程》(https://github.com/dongweiming/Expert-Python))吧:

        classHelloMeta(type):

        def__new__(cls,name,bases,attrs):

        def__init__(cls,func):

        cls.func=func

        defhello(cls):

        print'helloworld'

        t=type.__new__(cls,name,bases,attrs)

        t.__init__=__init__

        t.hello=hello

        returnt

        classNew_Hello(object):

        __metaclass__=HelloMeta

        New_Hello初始化需要添加一個參數(shù),并包含一個叫做hello的方法:

        In:h=New_Hello(lambdax:x)

        In:h.func(10),h.hello()

        helloworld

        Out:(10,None)

        PS:這個例子只能運行于Python2。

        在Python里__new__方法創(chuàng)建實例,__init__負責初始化一個實例。對于type也是一樣的效果,只不過針對的是「類」,在上面的HelloMeta中只使用了__new__創(chuàng)建類,我們再感受一個使用__init__的元類:

        In:classHelloMeta2(type):

        ...:def__init__(cls,name,bases,attrs):

        ...:super(HelloMeta2,cls).__init__(name,bases,attrs)

        ...:attrs_={}

        ...:fork,vinattrs.items():

        ...:ifnotk.startswith('__'):

        ...:attrs_[k]=v

        ...:setattr(cls,'_new_dict',attrs_)

        ...:

        ...:

        別往下看。思考下這樣創(chuàng)建出來的類有什么特殊的地方?

        我揭曉一下(這次使用Python3語法):

        In:classNew_Hello2(metaclass=HelloMeta2):

        ...:a=1

        ...:b=True

        In:New_Hello2._new_dict

        Out:{'a':1,'b':True}

        In:h2=New_Hello2()

        In:h2._new_dict

        Out:{'a':1,'b':True}

        有點明白么?其實就是在創(chuàng)建類的時候把類的屬性循環(huán)了一遍把不是__開頭的屬性最后存在了_new_dict上。

        什么時候需要用元類?

        日常的業(yè)務邏輯開發(fā)是不太需要使用到元類的,因為元類是用來攔截和修改類的創(chuàng)建的,用到的場景很少。我能想到最典型的場景就是ORM。ORM就是「對象關系映射」的意思,簡單的理解就是把關系數(shù)據(jù)庫的一張表映射成一個類,一行記錄映射為一個對象。ORM框架中的Model只能動態(tài)定義,因為這個模式下這些關系只能是由使用者來定義,元類再配合描述符就可以實現(xiàn)ORM了。

        以上內容為大家介紹了詳解Python元類,希望對大家有所幫助,如果想要了解更多Python相關知識,請關注IT培訓機構:千鋒教育。

        tags: python培訓
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