Python-元类

2019-06-29

先有鸡还是先有蛋，this is a question。

在大多数编程语言中，类就是一组用来描述如何生成一个对象的代码段。Python 中也是如此。

那么是哪个东西创建的类这个东西呢？女娲或者上帝？

尝试着站在更高的地方想这个问题（比如6楼别人的宿舍 :) ）。

好吧，其实类同样也是一种对象，类对象。下面这段代码，我没有创建对象，也没有调用他，只要一运行，就会输出那句print。

class Person(object):
    num = 0
    print("-- person test print --")

    def __init__(self):
        self.name = 'abc'

运行结果

这就是 Python 在创建类对象。创建 Person 类的东西，称为元类。

动态的创建类

类也是对象，那么可以在运行时动态的创建他们吗？

def choose_class(name):
    if name == 'foo':
        class Foo(object):
            pass
        return Foo # 返回的是类，不是类的实例
    else:
        class Bar(object):
            pass
        return Bar


if __name__ == '__main__':
    mc = choose_class('foo')
    print(mc)   # 函数返回的是类，不是类的实例
    print(mc()) # 可以通过这个类创建实例对象

运行结果

使用 type 创建类

type()不仅可以查看参数是个啥类型的，还可以动态的创建类！

1 2	# 语法 type(类名, 由父类名称组成的元组（针对继承的情况，可以为空），包含属性的字典（名称和值）)

测试一下：

Person = type("Person", (), {})
p1 = Person()
print(type(p1))

def printName(self):
    print(self.name)

Student = type("Student", (Person,), {"name": 'ahojcn', "age": 20, "printName": printName})
s1 = Student()
s1.printName()
print(s1.age)

print(Person.__class__)
print(Student.__class__)
print(p1.__class__)
print(s1.__class__)

print(type.__class__) # type

运行结果

元类

元类就是用来创建类的东西。

函数type实际上是一个元类。type就是Python在背后用来创建所有类的元类。现在你想知道那为什么type会全部采用小写形式而不是Type呢？好吧，我猜这是为了和str保持一致性，str是用来创建字符串对象的类，而int是用来创建整数对象的类。type就是创建类对象的类。你可以通过检查__class__属性来看到这一点。Python中所有的东西，注意，我是指所有的东西——都是对象。这包括整数、字符串、函数以及类。它们全部都是对象，而且它们都是从一个类创建而来，这个类就是type。

metaclass 属性

这个属性决定了这个类长什么样子，不指定的话就是使用系统默认的。

下面这段测试代码，使用自定义的函数来创建 Foo 类：

def upper_attr(future_class_name, future_class_parents, future_class_attr):

    # 遍历字典，把不是__开头的属性名称变成大写
    newAttr = {}
    for name, value in future_class_attr.items():
        if not name.startswith("__"):
            newAttr[name.upper()] = value

    # 调用 type 创建一个类
    return type(future_class_name, future_class_parents, newAttr)



class Foo(object, metaclass=upper_attr):
    # __metaclass__ = upper_attr # py2 要写在这里
    bar = 'bip'


if __name__ == '__main__':
    print(hasattr(Foo, 'bar'))
    print(hasattr(Foo, 'BAR'))

    f = Foo()
    print(f.BAR)

运行结果

下面这段代码使用自定义的class来当做元类(代码参考：网络)：

#coding=utf-8

class UpperAttrMetaClass(type):
    # __new__ 是在__init__之前被调用的特殊方法
    # __new__是用来创建对象并返回之的方法
    # 而__init__只是用来将传入的参数初始化给对象
    # 你很少用到__new__，除非你希望能够控制对象的创建
    # 这里，创建的对象是类，我们希望能够自定义它，所以我们这里改写__new__
    # 如果你希望的话，你也可以在__init__中做些事情
    # 还有一些高级的用法会涉及到改写__call__特殊方法，但是我们这里不用
    def __new__(cls, future_class_name, future_class_parents, future_class_attr):
        #遍历属性字典，把不是__开头的属性名字变为大写
        newAttr = {}
        for name,value in future_class_attr.items():
            if not name.startswith("__"):
                newAttr[name.upper()] = value

        # 方法1：通过'type'来做类对象的创建
        # return type(future_class_name, future_class_parents, newAttr)

        # 方法2：复用type.__new__方法
        # 这就是基本的OOP编程，没什么魔法
        # return type.__new__(cls, future_class_name, future_class_parents, newAttr)

        # 方法3：使用super方法
        return super(UpperAttrMetaClass, cls).__new__(cls, future_class_name, future_class_parents, newAttr)

#python2的用法
class Foo(object):
    __metaclass__ = UpperAttrMetaClass
    bar = 'bip'

# python3的用法
# class Foo(object, metaclass = UpperAttrMetaClass):
#     bar = 'bip'

print(hasattr(Foo, 'bar'))
# 输出: False
print(hasattr(Foo, 'BAR'))
# 输出:True

f = Foo()
print(f.BAR)
# 输出:'bip'

metaclass 属性的作用？

拦截类的创建
修改类
返回修改之后的类

动态的创建类

使用 type 创建类

元类

__metaclass__ 属性

__metaclass__ 属性的作用？

metaclass 属性

metaclass 属性的作用？