首页 > 其他分享 >元类

元类

时间：2023-05-07 21:44:05浏览次数：27  
标签：__ StanfordTeacher .__ name self 元类 class

元类介绍

什么是元类呢？一切源自于一句话：python中一切皆为对象。让我们先定义一个类，然后逐步分析

class StanfordTeacher(object):
    school='Stanford'
 
    def __init__(self,name,age):
        self.name=name
        self.age=age
 
    def say(self):
        print('%s says welcome to the Stanford to learn Python' %self.name)

所有的对象都是实例化或者说调用类而得到的（调用类的过程称为类的实例化），比如对象t1是调用类StanfordTeacher得到的

t1=StanfordTeacher('lili',18)
print(type(t1)) #查看对象t1的类是<class '__main__.StanfordTeacher'>

如果一切皆为对象，那么类StanfordTeacher本质也是一个对象，既然所有的对象都是调用类得到的，那么StanfordTeacher必然也是调用了一个类得到的，这个类称为元类

于是我们可以推导出===>产生StanfordTeacher的过程一定发生了：StanfordTeacher=元类(...)

print(type(StanfordTeacher)) # 结果为<class 'type'>，证明是调用了type这个元类而产生的StanfordTeacher，即默认的元类为type

class关键字创建类的流程分析

上文我们基于python中一切皆为对象的概念分析出：我们用class关键字定义的类本身也是一个对象，负责产生该对象的类称之为元类（元类可以简称为类的类），内置的元类为type

class关键字在帮我们创建类时，必然帮我们调用了元类StanfordTeacher=type(...)，那调用type时传入的参数是什么呢？必然是类的关键组成部分，一个类有三大组成部分，分别是

1、类名class_name='StanfordTeacher'

2、基类们class_bases=(object,)

3、类的名称空间class_dic，类的名称空间是执行类体代码而得到的

调用type时会依次传入以上三个参数

综上，class关键字帮我们创建一个类应该细分为以下四个过程

补充：exec的用法

#exec：三个参数
 
#参数一：包含一系列python代码的字符串
 
#参数二：全局作用域（字典形式），如果不指定，默认为globals()
 
#参数三：局部作用域（字典形式），如果不指定，默认为locals()
 
#可以把exec命令的执行当成是一个函数的执行，会将执行期间产生的名字存放于局部名称空间中
g={
    'x':1,
    'y':2
}
l={}
 
exec('''
global x,z
x=100
z=200
 
m=300
''',g,l)
 
print(g) #{'x': 100, 'y': 2,'z':200,......}
print(l) #{'m': 300}

自定义元类控制类StanfordTeacher的创建

一个类没有声明自己的元类，默认他的元类就是type，除了使用内置元类type，我们也可以通过继承type来自定义元类，然后使用metaclass关键字参数为一个类指定元类

class Mymeta(type): #只有继承了type类才能称之为一个元类，否则就是一个普通的自定义类
    pass
 
# StanfordTeacher=Mymeta('StanfordTeacher',(object),{...})
class StanfordTeacher(object,metaclass=Mymeta): 
    school='Stanford'
 
    def __init__(self,name,age):
        self.name=name
        self.age=age
 
    def say(self):
        print('%s says welcome to the Stanford to learn Python' %self.name)

自定义元类可以控制类的产生过程，类的产生过程其实就是元类的调用过程,即StanfordTeacher=Mymeta('StanfordTeacher',(object),{...})，调用Mymeta会先产生一个空对象StanfordTeacher，然后连同调用Mymeta括号内的参数一同传给Mymeta下的__init__方法，完成初始化，于是我们可以

class Mymeta(type): #只有继承了type类才能称之为一个元类，否则就是一个普通的自定义类
    def __init__(self,class_name,class_bases,class_dic):
        # print(self) #<class '__main__.StanfordTeacher'>
        # print(class_bases) #(<class 'object'>,)
        # print(class_dic) #{'__module__': '__main__', '__qualname__': 'StanfordTeacher', 'school': 'Stanford', '__init__': <function StanfordTeacher.__init__ at 0x102b95ae8>, 'say': <function StanfordTeacher.say at 0x10621c6a8>}
        super(Mymeta, self).__init__(class_name, class_bases, class_dic)  # 重用父类的功能
 
        if class_name.islower():
            raise TypeError('类名%s请修改为驼峰体' %class_name)
 
        if '__doc__' not in class_dic or len(class_dic['__doc__'].strip(' \n')) == 0:
            raise TypeError('类中必须有文档注释，并且文档注释不能为空')
 
# StanfordTeacher=Mymeta('StanfordTeacher',(object),{...})
class StanfordTeacher(object,metaclass=Mymeta): 
    """
    类StanfordTeacher的文档注释
    """
    school='Stanford'
 
    def __init__(self,name,age):
        self.name=name
        self.age=age
 
    def say(self):
        print('%s says welcome to the Stanford to learn Python' %self.name)

自定义元类控制类StanfordTeacher的调用

储备知识：call

class Foo:
    def __call__(self, *args, **kwargs):
        print(self)
        print(args)
        print(kwargs)
 
obj=Foo()
#1、要想让obj这个对象变成一个可调用的对象，需要在该对象的类中定义一个方法__call__方法，该方法会在调用对象时自动触发
#2、调用obj的返回值就是__call__方法的返回值
res=obj(1,2,3,x=1,y=2)

由上例得知，调用一个对象，就是触发对象所在类中的__call__方法的执行，如果把StanfordTeacher也当做一个对象，那么在StanfordTeacher这个对象的类中也必然存在一个__call__方法

class Mymeta(type): #只有继承了type类才能称之为一个元类，否则就是一个普通的自定义类
    def __call__(self, *args, **kwargs):
        print(self) #<class '__main__.StanfordTeacher'>
        print(args) #('lili', 18)
        print(kwargs) #{}
        return 123
 
class StanfordTeacher(object,metaclass=Mymeta):
    school='Stanford'
 
    def __init__(self,name,age):
        self.name=name
        self.age=age
 
    def say(self):
        print('%s says welcome to the Stanford to learn Python' %self.name)
 
 
# 调用StanfordTeacher就是在调用StanfordTeacher类中的__call__方法
# 然后将StanfordTeacher传给self,溢出的位置参数传给*，溢出的关键字参数传给**
# 调用StanfordTeacher的返回值就是调用__call__的返回值
t1=StanfordTeacher('lili',18)
print(t1) #123

默认地，调用t1=StanfordTeacher('lili',18)会做三件事

1、产生一个空对象obj

2、调用__init__方法初始化对象obj

3、返回初始化好的obj

对应着，StanfordTeacher类中的__call__方法也应该做这三件事

class Mymeta(type): #只有继承了type类才能称之为一个元类，否则就是一个普通的自定义类
    def __call__(self, *args, **kwargs): #self=<class '__main__.StanfordTeacher'>
        #1、调用__new__产生一个空对象obj
        obj=self.__new__(self) # 此处的self是类OldoyTeacher，必须传参，代表创建一个StanfordTeacher的对象obj
 
        #2、调用__init__初始化空对象obj
        self.__init__(obj,*args,**kwargs)
 
        #3、返回初始化好的对象obj
        return obj
 
class StanfordTeacher(object,metaclass=Mymeta):
    school='Stanford'
 
    def __init__(self,name,age):
        self.name=name
        self.age=age
 
    def say(self):
        print('%s says welcome to the Stanford to learn Python' %self.name)
 
t1=StanfordTeacher('lili',18)
print(t1.__dict__) #{'name': 'lili', 'age': 18}

上例的__call__相当于一个模板，我们可以在该基础上改写__call__的逻辑从而控制调用StanfordTeacher的过程，比如将StanfordTeacher的对象的所有属性都变成私有的

class Mymeta(type): #只有继承了type类才能称之为一个元类，否则就是一个普通的自定义类
    def __call__(self, *args, **kwargs): #self=<class '__main__.StanfordTeacher'>
        #1、调用__new__产生一个空对象obj
        obj=self.__new__(self) # 此处的self是类StanfordTeacher，必须传参，代表创建一个StanfordTeacher的对象obj
 
        #2、调用__init__初始化空对象obj
        self.__init__(obj,*args,**kwargs)
 
        # 在初始化之后，obj.__dict__里就有值了
        obj.__dict__={'_%s__%s' %(self.__name__,k):v for k,v in obj.__dict__.items()}
        #3、返回初始化好的对象obj
        return obj
 
class StanfordTeacher(object,metaclass=Mymeta):
    school='Stanford'
 
    def __init__(self,name,age):
        self.name=name
        self.age=age
 
    def say(self):
        print('%s says welcome to the Stanford to learn Python' %self.name)
 
t1=StanfordTeacher('lili',18)
print(t1.__dict__) #{'_StanfordTeacher__name': 'lili', '_StanfordTeacher__age': 18}

上例中涉及到查找属性的问题，比如self.new，请看下一小节

再看属性查找

结合python继承的实现原理+元类重新看属性的查找应该是什么样子呢？？？

在学习完元类后，其实我们用class自定义的类也全都是对象（包括object类本身也是元类type的 一个实例，可以用type(object)查看），我们学习过继承的实现原理，如果把类当成对象去看，将下述继承应该说成是：对象StanfordTeacher继承对象Foo，对象Foo继承对象Bar，对象Bar继承对象object

class Mymeta(type): #只有继承了type类才能称之为一个元类，否则就是一个普通的自定义类
    n=444
 
    def __call__(self, *args, **kwargs): #self=<class '__main__.StanfordTeacher'>
        obj=self.__new__(self)
        self.__init__(obj,*args,**kwargs)
        return obj
 
class Bar(object):
    n=333
 
class Foo(Bar):
    n=222
 
class StanfordTeacher(Foo,metaclass=Mymeta):
    n=111
 
    school='Stanford'
 
    def __init__(self,name,age):
        self.name=name
        self.age=age
 
    def say(self):
        print('%s says welcome to the Stanford to learn Python' %self.name)
 
 
print(StanfordTeacher.n) #自下而上依次注释各个类中的n=xxx，然后重新运行程序，发现n的查找顺序为StanfordTeacher->Foo->Bar->object->Mymeta->type

于是属性查找应该分成两层，一层是对象层（基于c3算法的MRO）的查找，另外一个层则是类层（即元类层）的查找

#查找顺序：
#1、先对象层：StanfordTeacher->Foo->Bar->object
#2、然后元类层：Mymeta->type

依据上述总结，我们来分析下元类Mymeta中__call__里的self.__new__的查找

class Mymeta(type): 
    n=444
 
    def __call__(self, *args, **kwargs): #self=<class '__main__.StanfordTeacher'>
        obj=self.__new__(self)
        print(self.__new__ is object.__new__) #True
 
 
class Bar(object):
    n=333
 
    # def __new__(cls, *args, **kwargs):
    #     print('Bar.__new__')
 
class Foo(Bar):
    n=222
 
    # def __new__(cls, *args, **kwargs):
    #     print('Foo.__new__')
 
class StanfordTeacher(Foo,metaclass=Mymeta):
    n=111
 
    school='Stanford'
 
    def __init__(self,name,age):
        self.name=name
        self.age=age
 
    def say(self):
        print('%s says welcome to the Stanford to learn Python' %self.name)
 
 
    # def __new__(cls, *args, **kwargs):
    #     print('StanfordTeacher.__new__')
 
 
StanfordTeacher('lili',18) #触发StanfordTeacher的类中的__call__方法的执行，进而执行self.__new__开始查找

总结，Mymeta下的__call__里的self.new__在StanfordTeacher、Foo、Bar里都没有找到__new__的情况下，会去找object里的__new，而object下默认就有一个__new__，所以即便是之前的类均未实现__new__,也一定会在object中找到一个，根本不会、也根本没必要再去找元类Mymeta->type中查找__new__

我们在元类的__call__中也可以用object.new(self)去造对象

但我们还是推荐在__call__中使用self.new(self)去创造空对象，因为这种方式会检索三个类StanfordTeacher->Foo->Bar,而object.__new__则是直接跨过了他们三个

最后说明一点

class Mymeta(type): #只有继承了type类才能称之为一个元类，否则就是一个普通的自定义类
    n=444
 
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        obj=type.__new__(cls,*args,**kwargs) # 必须按照这种传值方式
        print(obj.__dict__)
        # return obj # 只有在返回值是type的对象时，才会触发下面的__init__
        return 123
 
    def __init__(self,class_name,class_bases,class_dic):
        print('run。。。')
 
 
class StanfordTeacher(object,metaclass=Mymeta): #StanfordTeacher=Mymeta('StanfordTeacher',(object),{...})
    n=111
 
    school='Stanford'
 
    def __init__(self,name,age):
        self.name=name
        self.age=age
 
    def say(self):
        print('%s says welcome to the Stanford to learn Python' %self.name)
 
 
print(type(Mymeta)) #<class 'type'>
# 产生类StanfordTeacher的过程就是在调用Mymeta，而Mymeta也是type类的一个对象，那么Mymeta之所以可以调用，一定是在元类type中有一个__call__方法
# 该方法中同样需要做至少三件事：
# class type:
#     def __call__(self, *args, **kwargs): #self=<class '__main__.Mymeta'>
#         obj=self.__new__(self,*args,**kwargs) # 产生Mymeta的一个对象
#         self.__init__(obj,*args,**kwargs) 
#         return obj

作业

1、在元类中控制把自定义类的数据属性都变成大写

class Mymetaclass(type):
    def __new__(cls,name,bases,attrs):
        update_attrs={}
        for k,v in attrs.items():
            if not callable(v) and not k.startswith('__'):
                update_attrs[k.upper()]=v
            else:
                update_attrs[k]=v
        return type.__new__(cls,name,bases,update_attrs)
 
class Chinese(metaclass=Mymetaclass):
    country='China'
    tag='Legend of the Dragon' #龙的传人
    def walk(self):
        print('%s is walking' %self.name)
 
 
print(Chinese.__dict__)
'''
{'__module__': '__main__',
 'COUNTRY': 'China', 
 'TAG': 'Legend of the Dragon',
 'walk': <function Chinese.walk at 0x0000000001E7B950>,
 '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Chinese' objects>,                                         
 '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Chinese' objects>,
 '__doc__': None}
'''

2、在元类中控制自定义的类无需__init__方法

1.元类帮其完成创建对象，以及初始化操作；

　　2.要求实例化时传参必须为关键字形式，否则抛出异常TypeError: must use keyword argument

　　3.key作为用户自定义类产生对象的属性，且所有属性变成大写

class Mymetaclass(type):
    # def __new__(cls,name,bases,attrs):
    #     update_attrs={}
    #     for k,v in attrs.items():
    #         if not callable(v) and not k.startswith('__'):
    #             update_attrs[k.upper()]=v
    #         else:
    #             update_attrs[k]=v
    #     return type.__new__(cls,name,bases,update_attrs)
 
    def __call__(self, *args, **kwargs):
        if args:
            raise TypeError('must use keyword argument for key function')
        obj = object.__new__(self) #创建对象，self为类Foo
 
        for k,v in kwargs.items():
            obj.__dict__[k.upper()]=v
        return obj
 
class Chinese(metaclass=Mymetaclass):
    country='China'
    tag='Legend of the Dragon' #龙的传人
    def walk(self):
        print('%s is walking' %self.name)
 
 
p=Chinese(name='lili',age=18,sex='male')
print(p.__dict__)

3、在元类中控制自定义的类产生的对象相关的属性全部为隐藏属性

class Mymeta(type):
    def __init__(self,class_name,class_bases,class_dic):
        #控制类Foo的创建
        super(Mymeta,self).__init__(class_name,class_bases,class_dic)
 
    def __call__(self, *args, **kwargs):
        #控制Foo的调用过程，即Foo对象的产生过程
        obj = self.__new__(self)
        self.__init__(obj, *args, **kwargs)
        obj.__dict__={'_%s__%s' %(self.__name__,k):v for k,v in obj.__dict__.items()}
 
        return obj
 
class Foo(object,metaclass=Mymeta):  # Foo=Mymeta(...)
    def __init__(self, name, age,sex):
        self.name=name
        self.age=age
        self.sex=sex
 
 
obj=Foo('lili',18,'male')
print(obj.__dict__)

4、基于元类实现单例模式

#步骤五：基于元类实现单例模式
# 单例：即单个实例，指的是同一个类实例化多次的结果指向同一个对象，用于节省内存空间
# 如果我们从配置文件中读取配置来进行实例化，在配置相同的情况下，就没必要重复产生对象浪费内存了
#settings.py文件内容如下
HOST='1.1.1.1'
PORT=3306
 
#方式一:定义一个类方法实现单例模式
import settings
 
class Mysql:
    __instance=None
    def __init__(self,host,port):
        self.host=host
        self.port=port
 
    @classmethod
    def singleton(cls):
        if not cls.__instance:
            cls.__instance=cls(settings.HOST,settings.PORT)
        return cls.__instance
 
obj1=Mysql('1.1.1.2',3306)
obj2=Mysql('1.1.1.3',3307)
print(obj1 is obj2) #False
 
obj3=Mysql.singleton()
obj4=Mysql.singleton()
print(obj3 is obj4) #True
 
 
#方式二：定制元类实现单例模式
import settings
 
class Mymeta(type):
    def __init__(self,name,bases,dic): #定义类Mysql时就触发
        # 事先先从配置文件中取配置来造一个Mysql的实例出来
        self.__instance = object.__new__(self)  # 产生对象
        self.__init__(self.__instance, settings.HOST, settings.PORT)  # 初始化对象
        # 上述两步可以合成下面一步
        # self.__instance=super().__call__(*args,**kwargs)
        super().__init__(name,bases,dic)
 
    def __call__(self, *args, **kwargs): #Mysql(...)时触发
        if args or kwargs: # args或kwargs内有值
            obj=object.__new__(self)
            self.__init__(obj,*args,**kwargs)
            return obj
        return self.__instance
 
class Mysql(metaclass=Mymeta):
    def __init__(self,host,port):
        self.host=host
        self.port=port
 
obj1=Mysql() # 没有传值则默认从配置文件中读配置来实例化，所有的实例应该指向一个内存地址
obj2=Mysql()
obj3=Mysql()
print(obj1 is obj2 is obj3)
obj4=Mysql('1.1.1.4',3307)
 
 
#方式三:定义一个装饰器实现单例模式
import settings
 
def singleton(cls): #cls=Mysql
    _instance=cls(settings.HOST,settings.PORT)
 
    def wrapper(*args,**kwargs):
        if args or kwargs:
            obj=cls(*args,**kwargs)
            return obj
        return _instance
    return wrapper
 
 
@singleton # Mysql=singleton(Mysql)
class Mysql:
    def __init__(self,host,port):
        self.host=host
        self.port=port
 
obj1=Mysql()
obj2=Mysql()
obj3=Mysql()
print(obj1 is obj2 is obj3) #True
 
obj4=Mysql('1.1.1.3',3307)
obj5=Mysql('1.1.1.4',3308)
print(obj3 is obj4) #False

标签：__,StanfordTeacher,.__,name,self,元类,class
From： https://www.cnblogs.com/ycmyay/p/17380223.html

相关文章

  • C++的友元类
    C++中的友元类是一种特殊的类，它允许一个类授权另一个类或函数访问其私有成员。友元类的使用可以提供更好的封装和安全性，同时也可以增强代码的灵活性和可读性。声明友元类在C++中，声明一个类为另一个类的友元类需要在该类中进行声明。例如，如果类MyClass1希望将类MyClass2声......
  • iOS OC 中的对象、 类 和 元类
    一、对象的结构体typedefstructobjc_object{Classisa;}*id;isa指针：这个指针指向他所属的类。这个对象的isa指针指向他的类。二、类的结构体typedefst......
  • Python面向对象原理分析-元类MetaClass
    metaclass元类1.前戏对象是类实例化的结果classFoo(object):pass#第1步：调用Foo的__new__方法创建空对象。#第2步：调用Foo的__init__方法对对象进行初始化。o......
  • Python高级-元类-笔记
    1.类也是对象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。在Python中这一点仍然成立：>>>classObjectCreator(object):…pass…>>>my_object......
  • Python高级-元类实现ORM-笔记
    1.ORM是什么ORM是python编程语言后端web框架Django的核心思想，“ObjectRelationalMapping”，即对象-关系映射，简称ORM。一个句话理解就是：创建一个实例对象，用创建它的类名......
  • c++友元类2
    #include<iostream>#include<cmath>usingnamespacestd;classPoint{private: doublex,y; friendclassLine;public: Point(doublei=0,doublej=0) { x=i; y=j; } P......
  • c++友元类
    #include<iostream>usingnamespacestd;classmyComplex//复数类{private: doublereal,imag;public: myComplex(); myComplex(doubler,doublei); friendclassoper;......
  • python 的 元类是个啥？
    这两行代码是一致的，在python中，所有东西（包括类、函数）都是对象。所以，类class也是一个对象这是一个更加advanced的例子 ......
  • c++友元类2
    #include<iostream>#include<cmath>usingnamespacestd;classPoint{private: doublex,y; friendclassLine;public: Point(doublei=0,doublej=0) { x=i; y=j; }......
  • c++友元类
    #include<iostream>usingnamespacestd;classmyComplex//复数类{private: doublereal,imag;public: myComplex(); myComplex(doubler,doublei); friendclassope......

赞助商

阅读排行

网站主页关于我们联系我们网站地图

本网站内容转载自其他媒体，侵权联系[admin##ips99.com]。

Copyright © 2020-2023 IPS99 版权所有 IPS99