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1. 类也是对象
在大多数编程语言中#xff0c;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#xff1a; class ObjectCreator(object):
… pass
…my_object ObjectCreator()print(my_ob…元类
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 class ObjectCreator(object):
… pass
…my_object ObjectCreator()print(my_object)
__main__.ObjectCreator object at 0x8974f2c但是Python中的类还远不止如此。类同样也是一种对象。是的没错就是对象。只要你使用关键字classPython解释器在执行的时候就会创建一个对象。
下面的代码段 class ObjectCreator(object):
… pass
…将在内存中创建一个对象名字就是ObjectCreator。这个对象类对象ObjectCreator拥有创建对象实例对象的能力。但是它的本质仍然是一个对象于是乎你可以对它做如下的操作
你可以将它赋值给一个变量你可以拷贝它你可以为它增加属性你可以将它作为函数参数进行传递
下面是示例 print(ObjectCreator) # 你可以打印一个类因为它其实也是一个对象
class __main__.ObjectCreatordef echo(o):
… print(o)
…echo(ObjectCreator) # 你可以将类做为参数传给函数
class __main__.ObjectCreatorprint(hasattr(ObjectCreator, new_attribute))
FasleObjectCreator.new_attribute foo # 你可以为类增加属性print(hasattr(ObjectCreator, new_attribute))
Trueprint(ObjectCreator.new_attribute)
fooObjectCreatorMirror ObjectCreator # 你可以将类赋值给一个变量print(ObjectCreatorMirror())
__main__.ObjectCreator object at 0x8997b4c2. 动态地创建类
因为类也是对象你可以在运行时动态的创建它们就像其他任何对象一样。首先你可以在函数中创建类使用class关键字即可。 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
…MyClass choose_class(foo)print(MyClass) # 函数返回的是类不是类的实例
class __main__.Fooprint(MyClass()) # 你可以通过这个类创建类实例也就是对象
__main__.Foo object at 0x89c6d4c但这还不够动态因为你仍然需要自己编写整个类的代码。由于类也是对象所以它们必须是通过什么东西来生成的才对。
当你使用class关键字时Python解释器自动创建这个对象。但就和Python中的大多数事情一样Python仍然提供给你手动处理的方法。
还记得内建函数type吗这个古老但强大的函数能够让你知道一个对象的类型是什么就像这样 print(type(1)) # 数值的类型
type intprint(type(1)) # 字符串的类型
type strprint(type(ObjectCreator())) # 实例对象的类型
class __main__.ObjectCreatorprint(type(ObjectCreator)) # 类的类型
type type仔细观察上面的运行结果发现使用type对ObjectCreator查看类型是答案为type 是不是有些惊讶。。。看下面
3. 使用type创建类
type还有一种完全不同的功能动态的创建类。
type可以接受一个类的描述作为参数然后返回一个类。要知道根据传入参数的不同同一个函数拥有两种完全不同的用法是一件很傻的事情但这在Python中是为了保持向后兼容性
type可以像这样工作
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)
比如下面的代码
In [2]: class Test: #定义了一个Test类...: pass...:
In [3]: Test() # 创建了一个Test类的实例对象
Out[3]: __main__.Test at 0x10d3f8438可以手动像这样创建
Test2 type(Test2, (), {}) # 定了一个Test2类
In [5]: Test2() # 创建了一个Test2类的实例对象
Out[5]: __main__.Test2 at 0x10d406b38我们使用Test2作为类名并且也可以把它当做一个变量来作为类的引用。类和变量是不同的这里没有任何理由把事情弄的复杂。即type函数中第1个实参也可以叫做其他的名字这个名字表示类的名字
In [23]: MyDogClass type(MyDog, (), {})In [24]: print(MyDogClass)
class __main__.MyDog使用help来测试这2个类 In [10]: help(Test) # 用help查看Test类Help on class Test in module __main__:class Test(builtins.object)| Data descriptors defined here:|| __dict__| dictionary for instance variables (if defined)|| __weakref__| list of weak references to the object (if defined)In [8]: help(Test2) #用help查看Test2类Help on class Test2 in module __main__:class Test2(builtins.object)| Data descriptors defined here:|| __dict__| dictionary for instance variables (if defined)|| __weakref__| list of weak references to the object (if defined)4. 使用type创建带有属性的类
type 接受一个字典来为类定义属性因此 Foo type(Foo, (), {bar: True})可以翻译为 class Foo(object):
… bar True并且可以将Foo当成一个普通的类一样使用 print(Foo)
class __main__.Fooprint(Foo.bar)
Truef Foo()print(f)
__main__.Foo object at 0x8a9b84cprint(f.bar)
True当然你可以继承这个类代码如下 class FooChild(Foo):
… pass就可以写成 FooChild type(FooChild, (Foo,), {})print(FooChild)
class __main__.FooChildprint(FooChild.bar) # bar属性是由Foo继承而来
True注意
type的第2个参数元组中是父类的名字而不是字符串添加的属性是类属性并不是实例属性
5. 使用type创建带有方法的类
最终你会希望为你的类增加方法。只需要定义一个有着恰当签名的函数并将其作为属性赋值就可以了。
添加实例方法
In [46]: def echo_bar(self): # 定义了一个普通的函数...: print(self.bar)...:In [47]: FooChild type(FooChild, (Foo,), {echo_bar: echo_bar}) # 让FooChild类中的echo_bar属性指向了上面定义的函数In [48]: hasattr(Foo, echo_bar) # 判断Foo类中 是否有echo_bar这个属性
Out[48]: FalseIn [49]:In [49]: hasattr(FooChild, echo_bar) # 判断FooChild类中 是否有echo_bar这个属性
Out[49]: TrueIn [50]: my_foo FooChild()In [51]: my_foo.echo_bar()
True添加静态方法
In [36]: staticmethod...: def test_static():...: print(static method ....)...:In [37]: Foochild type(Foochild, (Foo,), {echo_bar: echo_bar, test_static: test_static})In [38]: fooclid Foochild()In [39]: fooclid.test_static
Out[39]: function __main__.test_staticIn [40]: fooclid.test_static()
static method ....In [41]: fooclid.echo_bar()
True添加类方法
In [42]: classmethod...: def test_class(cls):...: print(cls.bar)...:In [43]:In [43]: Foochild type(Foochild, (Foo,), {echo_bar:echo_bar, test_static: test_static, test_class: test_class})In [44]:In [44]: fooclid Foochild()In [45]: fooclid.test_class()
True你可以看到在Python中类也是对象你可以动态的创建类。这就是当你使用关键字class时Python在幕后做的事情而这就是通过元类来实现的。
较为完整的使用type创建类的方式: class A(object):num 100def print_b(self):print(self.num)staticmethod
def print_static():print(----haha-----)classmethod
def print_class(cls):print(cls.num)B type(B, (A,), {print_b: print_b, print_static: print_static, print_class: print_class})
b B()
b.print_b()
b.print_static()
b.print_class()
# 结果
# 100
# ----haha-----
# 1006. 到底什么是元类终于到主题了
元类就是用来创建类的“东西”。你创建类就是为了创建类的实例对象不是吗但是我们已经学习到了Python中的类也是对象。
元类就是用来创建这些类对象的元类就是类的类你可以这样理解为
MyClass MetaClass() # 使用元类创建出一个对象这个对象称为“类”
my_object MyClass() # 使用“类”来创建出实例对象你已经看到了type可以让你像这样做
MyClass type(MyClass, (), {})这是因为函数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。 age 35age.__class__
type intname bobname.__class__
type strdef foo(): pass
foo.__class__
type functionclass Bar(object): passb Bar()b.__class__
class __main__.Bar现在对于任何一个__class__的__class__属性又是什么呢 a.__class__.__class__
type typeage.__class__.__class__
type typefoo.__class__.__class__
type typeb.__class__.__class__
type type因此元类就是创建类这种对象的东西。type就是Python的内建元类当然了你也可以创建自己的元类。
7. __metaclass__属性
你可以在定义一个类的时候为其添加__metaclass__属性。
class Foo(object):__metaclass__ something…...省略...如果你这么做了Python就会用元类来创建类Foo。小心点这里面有些技巧。你首先写下class Foo(object)但是类Foo还没有在内存中创建。Python会在类的定义中寻找__metaclass__属性如果找到了Python就会用它来创建类Foo如果没有找到就会用内建的type来创建这个类。把下面这段话反复读几次。当你写如下代码时 :
class Foo(Bar):passPython做了如下的操作
Foo中有__metaclass__这个属性吗如果是Python会通过__metaclass__创建一个名字为Foo的类(对象)如果Python没有找到__metaclass__它会继续在Bar父类中寻找__metaclass__属性并尝试做和前面同样的操作。如果Python在任何父类中都找不到__metaclass__它就会在模块层次中去寻找__metaclass__并尝试做同样的操作。如果还是找不到__metaclass__,Python就会用内置的type来创建这个类对象。
现在的问题就是你可以在__metaclass__中放置些什么代码呢答案就是可以创建一个类的东西。那么什么可以用来创建一个类呢type或者任何使用到type或者子类化type的东东都可以。
8. 自定义元类
元类的主要目的就是为了当创建类时能够自动地改变类。
假想一个很傻的例子你决定在你的模块里所有的类的属性都应该是大写形式。有好几种方法可以办到但其中一种就是通过在模块级别设定__metaclass__。采用这种方法这个模块中的所有类都会通过这个元类来创建我们只需要告诉元类把所有的属性都改成大写形式就万事大吉了。
幸运的是__metaclass__实际上可以被任意调用它并不需要是一个正式的类。所以我们这里就先以一个简单的函数作为例子开始。
python2中
#-*- coding:utf-8 -*-
def upper_attr(class_name, class_parents, class_attr):# class_name 会保存类的名字 Foo# class_parents 会保存类的父类 object# class_attr 会以字典的方式保存所有的类属性# 遍历属性字典把不是__开头的属性名字变为大写new_attr {}for name, value in class_attr.items():if not name.startswith(__):new_attr[name.upper()] value# 调用type来创建一个类return type(class_name, class_parents, new_attr)class Foo(object):__metaclass__ upper_attr # 设置Foo类的元类为upper_attrbar bipprint(hasattr(Foo, bar))
print(hasattr(Foo, BAR))f Foo()
print(f.BAR)python3中
#-*- coding:utf-8 -*-
def upper_attr(class_name, class_parents, class_attr):#遍历属性字典把不是__开头的属性名字变为大写new_attr {}for name,value in class_attr.items():if not name.startswith(__):new_attr[name.upper()] value#调用type来创建一个类return type(class_name, class_parents, new_attr)class Foo(object, metaclassupper_attr):bar bipprint(hasattr(Foo, bar))
print(hasattr(Foo, BAR))f Foo()
print(f.BAR)现在让我们再做一次这一次用一个真正的class来当做元类。
#codingutf-8class 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, class_name, class_parents, class_attr):# 遍历属性字典把不是__开头的属性名字变为大写new_attr {}for name, value in class_attr.items():if not name.startswith(__):new_attr[name.upper()] value# 方法1通过type来做类对象的创建return type(class_name, class_parents, new_attr)# 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, class_name, class_parents, new_attr)# python3的用法
class Foo(object, metaclassUpperAttrMetaClass):bar bip# python2的用法
# class Foo(object):
# __metaclass__ UpperAttrMetaClass
# bar bipprint(hasattr(Foo, bar))
# 输出: False
print(hasattr(Foo, BAR))
# 输出:Truef Foo()
print(f.BAR)
# 输出:bip就是这样除此之外关于元类真的没有别的可说的了。但就元类本身而言它们其实是很简单的
拦截类的创建修改类返回修改之后的类
究竟为什么要使用元类
现在回到我们的大主题上来究竟是为什么你会去使用这样一种容易出错且晦涩的特性好吧一般来说你根本就用不上它
“元类就是深度的魔法99%的用户应该根本不必为此操心。如果你想搞清楚究竟是否需要用到元类那么你就不需要它。那些实际用到元类的人都非常清楚地知道他们需要做什么而且根本不需要解释为什么要用元类。” —— Python界的领袖 Tim Peters
