[TimLinux] Python 再谈元类 metaclass
本博文通过对以下链接进行理解后,编写。
https://stackoverflow.com/questions/100003/what-are-metaclasses-in-python
1. 类
类也是对象,具有对象的特点:
- 你可以将它赋值给变量
- 你可以copy它
- 你可以给它添加属性
- 你可以把它作为函数参数进行传递
类定义语法:
class Foo(object): pass 说明:
1. 这是一种语法糖,一种对类对象的声明方式,与def func, a = 123, 本质上没有区别,都是为了创建一个对象。
2. 对象的创建都关联到一个类,比如 a = 123 关联的类是 'int', b = 'hello' 关联的类是 'str', def func(): pass 关联的类是 'function', 而 class Foo(object): pass 关联的类就是元类 'metaclass', 默认为 'type'
对象重要特性:动态创建,你可以随时随地在你需要的地方创建对象,类也可以动态创建。
2. 动态创建
根据函数参数来创建类,看起来像是类工厂,但是动态性不够。
def choose_class(name):
if name == 'foo':
class Foo(object): pass
return Foo # return the class, not an instance
else:
class Bar(object): pass
return Bar >>> MyClass = choose_class('foo')
>>> print(MyClass) # the function returns a class, not an instance
<class '__main__.Foo'>
>>> print(MyClass()) # you can create an object from this class
<__main__.Foo object at 0x89c6d4c>
真正的动态创建,是通过元类(默认type类构造函数)来创建:
# 创建类
>>> Foo = type('Foo', (), {'bar':True})
>>> print(Foo)
<class '__main__.Foo'>
>>> print(Foo.bar)
True
>>> f = Foo()
>>> print(f)
<__main__.Foo object at 0x8a9b84c>
>>> print(f.bar)
True # 创建子类
>>> FooChild = type('FooChild', (Foo,), {})
>>> print(FooChild)
<class '__main__.FooChild'>
>>> print(FooChild.bar) # bar is inherited from Foo
True # 给子类分配实例方法
>>> def echo_bar(self):
... print(self.bar)
...
>>> FooChild = type('FooChild', (Foo,), {'echo_bar': echo_bar})
>>> hasattr(Foo, 'echo_bar')
False
>>> hasattr(FooChild, 'echo_bar')
True
>>> my_foo = FooChild()
>>> my_foo.echo_bar()
True # 再分配一个实例方法
>>> def echo_bar_more(self):
... print('yet another method')
...
>>> FooChild.echo_bar_more = echo_bar_more
>>> hasattr(FooChild, 'echo_bar_more')
True
3. 动态创建语法糖
为此 python 语言本身又提供了一个语法糖,在声明类的时候,就指定后台自动创建这个类的方法,方法就是 __metaclass__ 变量(python2.7), metaclass=xxx(python3.x)。示例:
# 文件保存为:mymetaclass.py
# 执行 python2 metaclass.py def upper_attr(name, parents, attributes):
new_attributes = {}
for n, v in attributes.items():
if not n.startswith('__'):
uppercase_attr[n.upper()] = v
else:
uppercase_attr[n] = v
return type(name, parents, new_attributes) __metaclass__ = upper_attr # py3这个无法工作 class Foo(): # py3,需要使用这个语法:class Foo(metaclass=upper_attr):
bar = 'bip' def __init__(self):
self.link = "link"
def func(self):
print("Enter func") # 类属性,函数都被转换为大写了
print(hasattr(Foo, 'bar')) # False
print(hasattr(Foo, 'BAR')) # True print(hasattr(Foo, 'func')) # False
print(hasattr(Foo, 'FUNC')) # True # 元类转换了类属性,但是没有转换实例属性, __init__ 内的变量没有被转换
print(hasattr(Foo, 'link')) # False
print(hasattr(Foo, 'LINK')) # False print(hasattr(Foo(), 'link')) # True
print(hasattr(Foo(), 'LINK')) # False
以上使用的是函数作为元类实现方式,也可以直接使用类作为元类,元类中实现的是 __new__ 方法,在生成类对象之前会被调用的方法即为 __new__ 方法。而不是 __init__ 方法, __init__ 方法是操作的类对象返回之后,创建的实例对象的初始化行为。
# metaclass 控制的是 __new__ 方法,而不是 __init__ 方法
class UpperAttrMetaclass(type):
def __new__(cls, name, parents, attributes):
new_attributes = {}
for n, v in attributes.items():
if not n.startswith('__'):
new_attributes[n.upper()] = v
else:
new_attributes[n] = v
#以下返回值推荐使用super方法,对当前示例两者效果相同,使用super可以使
#当前元类能够继承其他元类
#return type.__new__(cls, name, parents, new_attributes)
#return super(UpperAttrMetaclass, cls).__new__(cls, name, parents, new_attributes)
return type.__new__(cls, name, parents, new_attributes) class Foo(object, metaclass=upper_attr):
bar = 'bip'
def __init__(self):
self.link = "link"
def func(self):
print("Enter func") # 效果与使用函数的元类实现一致!!!
# 类属性,函数都被转换为大写了
print(hasattr(Foo, 'bar')) # False
print(hasattr(Foo, 'BAR')) # True print(hasattr(Foo, 'func')) # False
print(hasattr(Foo, 'FUNC')) # True # 元类转换了类属性,但是没有转换实例属性, __init__ 内的变量没有被转换
print(hasattr(Foo, 'link')) # False
print(hasattr(Foo, 'LINK')) # False print(hasattr(Foo(), 'link')) # True
print(hasattr(Foo(), 'LINK')) # False
4. 写作最后
99%用户用不到元类,所以大家洗洗睡吧,了解就行。
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