【Python】__slots__ 、@property、多重继承、定制类、枚举类、元类

__slots__

@property

多重继承

定制类

枚举类

元类

【使用__slots__】

1、动态语言的一个特点就是允许给实例绑定任意的方法和变量，而静态语言（例如Java）必须事先将属性方法写进类里。

给实例绑定变量：

>>> class Student:
...     pass
...
>>> s = Student()
>>> s.name = 'Lily'
>>> s.name
'Lily'

给实例绑定方法需要借助types模块的MethodType方法：

>>> def setAge(self, age):
...     self.age = age
...
>>> from types import MethodType
>>> s.setAge = MethodType(setAge, s)
>>> s.setAge(5)
>>> s.age
5

还可以给class绑定方法，使得方法对所有实例都有效：

>>> Student.setAge = setAge

2、万一需要限制属性怎么办？即只允许类的实例添加有限个属性。

这个时候可以使用一个特殊的类变量__slots__：

>>> class Employee(object):
...     __slots__ = ('name', 'salary')
...
>>> e = Employee()
>>> e.name = 'Wang fang'
>>> e.salary = 18000
>>> e.age = 18 # age无法被添加为实例的属性！
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'Employee' object has no attribute 'age'

但是需要注意的是，__slots__对继承的子类是不起作用的！

【使用@property】

1、简而言之，@property就是一个类的方法的“装饰器”，添加在类的方法名的上一行，作用是把一个方法变成属性调用（即允许s.field这种访问方式），又能进行适当的参数检查。一个简单的例子：

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
 
class Movie(object):
 
    # 把一个getter方法变成属性
    @property
    def title(self):
        return self._title # 不能和装饰器@title.setter重名，所以使用_title
 
    @title.setter
    def title(self, title):
        if not isinstance(title, str):
            raise ValueError('title must be a str!')
        self._title = title
 
# 类测试
if __name__ == '__main__':
    m = Movie()
    # m.title = 123
    m.title = 'Tokyo Ghoul'
    print(m.title)

如果输入的title不是str类型，则会输出：

Traceback (most recent call last):
  File "D:\labs\test.py", line 20, in <module>
  File "D:\labs\test.py", line 14, in title
ValueError: title must be a str!

2、如果要将上面的title属性改为只读，只需要删去setter方法就可以了。

3、练习。

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
 
class Screen(object):
 
    @property
    def width(self):
        return self._width
 
    @width.setter
    def width(self, width):
        if width <= 0:
            raise ValueError('width must larger than 0')
        self._width = width
 
    @property
    def height(self):
        return self._height
 
    @height.setter
    def height(self, height):
        if height <= 0:
            raise ValueError('height must larger than 0')
        self._height = height
 
    @property
    def area(self):
        return self._width * self._height

测试结果：

>>> from test import Screen
>>> s = Screen()
>>> s.width = 0
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "D:\labs\test.py", line 13, in width
    raise ValueError('width must larger than 0')
ValueError: width must larger than 0
>>> s.width = 80
>>> s.height = 70
>>> s.area = 10
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: can't set attribute
>>> s.area
5600

【多重继承】

1、多重继承：类似于Java可以实现多个接口。（仅仅是类似，不等于！）

2、引用网友：第一个继承的是生父，后边的都是继父，继父的名字后面要加MixIn表明身份，如果方法有冲突，优先继承生父的。

class Dog(Mammal, RunnableMixIn, CarnivorousMixIn):
    pass

注：第一个是主线继承，后两个是增加的功能。

【定制类】

1、__str__()、__repr__()类似于Java中的toString()。前者用于s.print(object)、后者用于直接输入s时的输出。

def __str__(self):
...         return 'Student object (name: %s)' % self.name

偷懒的写法：写完__str__()后，__repr__ = __str__

2、__iter__()、__next__()。简单的例子：

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf- -*-
 
class f():
    def __init__(self):
        self.a = 
 
    def __iter__(self):
        return self # 返回一个迭代对象给for
 
    def __next__(self): # 实现一个next方法给for调用
        self.a +=
        return self.a 

4、__getitem__：让自定义对象表现得像list、str等类型一样。（可以进行索引、切片等操作）

class f():
    def __getitem__(self, n):
        return n

>>> from test import f
>>> f()[1]
1
>>> f()[3]
3

如果要支持切片：

class f():
    def __getitem__(self, n):
        if isinstance(n, int):
            return n
        if isinstance(n, slice):
            start = n.start
            stop = n.stop
            if start == None: #例如[:3]默认为[0:3]
                start = 0
            L = []
            for x in range(start, stop):
                L.append(x)
            return L

>>> f()[1:3]
[1, 2]

5、__getattr__：attr是attribute的简写。当实例本身不具备某个属性，却又强行被调用的时候会调用该函数。

class f():
    def __init__(self):
        self.a = 1111
        self.b = 33333
 
    def __getattr__(self, attr):
        return "i had not attribute " + attr + "!"

>>> f().a
1111
>>> f().b
33333
>>> f().c
'i had not attribute c!'

当然也可以返回函数。

利用完全动态的__getattr__，可以写出一个链式调用。。。

6、__call__。

1）判断一个变量是对象还是函数：callable()。

2）把对象变成函数的方法：重写__call__方法。

such：

class f:
    def __call__(self, a, b):
        return a + b

>>> sum = f()
>>> sum(1, 2)
3

更多python的定制方法参考python官方文档。

【使用枚举类】

在Python中枚举类型也可以被视为一个类。

1、有两种方式可以创建这种类。

1）赋值法。

>>> from enum import Enum
>>> Colors = Enum('Colors', ('RED', 'YELLOW', 'BLUE'))

自然的操作，尝试打印一个Enum常量：

>>> Colors.RED
<Colors.RED: 1> 

2）继承Enum。

from enum import Enum, unique

@unique
class Colors(Enum):
    RED = 10086
    YELLOW = 111
    BLUE = 2222

尝试打印：

>>> from test import Colors
>>> Colors.RED
<Colors.RED: 10086>

10086即是RED的value。ps：@unique装饰器可以帮助检查有没有重复值。

2、枚举类用于逻辑关系运算 & 打印枚举类型变量

>>> myColor = Colors.BLUE
>>> myColor == Colors.RED
False
>>> print(myColor)
Colors.BLUE

【使用元类】

1、Python中的type()。

type()是用来干嘛的呢？根据字面上的意思很容易想到，可以通过type来输出Python中各种构件的类型，例如：

>>> type(1)
<class 'int'>
>>> type('hi python')
<class 'str'>
>>> type(lambda x: x)
<class 'function'>

尝试传入类名、对象会发现：

>>> class MyClass(object):
...     pass
...
>>> type(MyClass)
<class 'type'>
>>> type(MyClass())
<class '__main__.MyClass'>

MyClass()对象的类型是MyClass，而MyClass类的类型是type！

这就说明，MyClass本身也可以被看作是由type创建的对象，而MyClass这个对象又具备创建对象的能力。

因此，type()除了可以用于查看各种Python构件的类型外，还可以用来创建类。

实际上在Python的解释器内部创建类的工作都是自动调用type()完成的。那么如何手动调用type()呢？

只需要将传统的class创建方式映射到type()上来就可以了。

一个传统的dog：

class Dog(object):
 
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
 
    def run(self):
        print(self.name + ' run!\n')

>>> from test import Dog
>>> i = Dog('Huahua', 2)
>>> i.run()
Huahua run!

一个type()创建的dog类：

# 先把组件写好
 
# 构造器
def f1(self, name, age):
    self.name = name
    self.age = age
 
# run方法
def f2(self):
    print(self.name + ' run!\n')
 
# 组装成type()
Dog = type('Dog', (object,), dict(__init__=f1, run=f2))

测试：

>>> def f1(self, name, age):
...     self.name = name
...     self.age = age
...
>>> def f2(self):
...     print(self.name + ' run!\n')
...
>>> Dog = type('Dog', (object,), dict(__init__=f1, run=f2))
>>> i = Dog('Lele', 3)
>>> i.run()
Lele run!

为什么使用type()而不是class来创建类呢？因为type()更具动态性。

2、元类。参考博客：深刻理解Python中的元类

为什么使用metaclass？和使用type一样，为了创建基于上下文的类。

什么是metaclass？type就是Python内置的一个metaclass！

一个使用metaclass会让事情变得简单的例子：数据库的GUI。（用type做不了，非metaclass不可）

定义metaclass

用metaclass创建类

这里是FO是