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ObjectCreatorMirror()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 print MyClass()# 你可以通过这个类创建类实例也就是对象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) print type(1) print type(ObjectCreator) print type(ObjectCreator())这里type有一种完全不同的能力它也能动态的创建类。type可以接受一个类的描述作为参数然后返回一个类。(我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, 父类的元组(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 class MyShinyClass(object):… pass可以手动像这样创建 MyShinyClass type(MyShinyClass, (), {})# 返回一个类对象 print MyShinyClass print MyShinyClass()# 创建一个该类的实例你会发现我们使用“MyShinyClass”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。type 接受一个字典来为类定义属性因此 class Foo(object):… bar True可以翻译为 Foo type(Foo, (), {bar:True})并且可以将Foo当成一个普通的类一样使用 print Foo print Foo.barTrue f Foo() print f print f.barTrue当然你可以向这个类继承所以如下的代码 class FooChild(Foo):… pass就可以写成 FooChild type(FooChild, (Foo,),{}) print FooChild print FooChild.bar# bar属性是由Foo继承而来True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。 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。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。好吧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()MyObject MyClass()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。 age 35 age.__class__ name bob name.__class__ def foo(): passfoo.__class__ class Bar(object): pass b Bar() b.__class__现在对于任何一个__class__的__class__属性又是什么呢 a.__class__.__class__ age.__class__.__class__ foo.__class__.__class__ b.__class__.__class__因此元类就是创建类这种对象的东西。如果你喜欢的话可以把元类称为“类工厂”(不要和工厂类搞混了:D) type就是Python的内建元类当然了你也可以创建自己的元类。metaclass属性你可以在写一个类的时候为其添加metaclass属性。class Foo(object):metaclass something…[…]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)但是类对象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会在内存中通过metaclass创建一个名字为Foo的类对象(我说的是类对象请紧跟我的思路)。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。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。通常你会为API做这样的事情你希望可以创建符合当前上下文的类。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(我知道某些名字里带有‘class’的东西并不需要是一个class画画图理解下这很有帮助)。所以我们这里就先以一个简单的函数作为例子开始。# 元类会自动将你通常传给‘type’的参数作为自己的参数传入def upper_attr(future_class_name, future_class_parents, future_class_attr):返回一个类对象将属性都转为大写形式# 选择所有不以__开头的属性attrs ((name, value) for name, value in future_class_attr.items() if not name.startswith(__))# 将它们转为大写形式uppercase_attr dict((name.upper(), value) for name, value in attrs)# 通过type来做类对象的创建return type(future_class_name, future_class_parents, uppercase_attr)__metaclass__ upper_attr# 这会作用到这个模块中的所有类class Foo(object):# 我们也可以只在这里定义__metaclass__这样就只会作用于这个类中bar bipprint hasattr(Foo, bar)# 输出: Falseprint hasattr(Foo, BAR)# 输出:Truef Foo()print f.BAR# 输出:bip现在让我们再做一次这一次用一个真正的class来当做元类。# 请记住type实际上是一个类就像str和int一样# 所以你可以从type继承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__(upperattr_metaclass, future_class_name, future_class_parents, future_class_attr):attrs ((name, value) for name, value in future_class_attr.items() if not name.startswith(__))uppercase_attr dict((name.upper(), value) for name, value in attrs)return type(future_class_name, future_class_parents, uppercase_attr)但是这种方式其实不是OOP。我们直接调用了type而且我们没有改写父类的__new__方法。现在让我们这样去处理:class UpperAttrMetaclass(type):def __new__(upperattr_metaclass, future_class_name, future_class_parents, future_class_attr):attrs ((name, value) for name, value in future_class_attr.items() if not name.startswith(__))uppercase_attr dict((name.upper(), value) for name, value in attrs)# 复用type.__new__方法# 这就是基本的OOP编程没什么魔法return type.__new__(upperattr_metaclass, future_class_name, future_class_parents, uppercase_attr)你可能已经注意到了有个额外的参数upperattr_metaclass这并没有什么特别的。类方法的第一个参数总是表示当前的实例就像在普通的类方法中的self参数一样。当然了为了清晰起见这里的名字我起的比较长。但是就像self一样所有的参数都有它们的传统名称。因此在真实的产品代码中一个元类应该是像这样的class UpperAttrMetaclass(type):def __new__(cls, name, bases, dct):attrs ((name, value) for name, value in dct.items() if not name.startswith(__)uppercase_attr dict((name.upper(), value) for name, value in attrs)return type.__new__(cls, name, bases, uppercase_attr)如果使用super方法的话我们还可以使它变得更清晰一些这会缓解继承(是的你可以拥有元类从元类继承从type继承)class UpperAttrMetaclass(type):def __new__(cls, name, bases, dct):attrs ((name, value) for name, value in dct.items() if not name.startswith(__))uppercase_attr dict((name.upper(), value) for name, value in attrs)return super(UpperAttrMetaclass, cls).__new__(cls, name, bases, uppercase_attr)就是这样除此之外关于元类真的没有别的可说的了。使用到元类的代码比较复杂这背后的原因倒并不是因为元类本身而是因为你通常会使用元类去做一些晦涩的事情依赖于自省控制继承等等。确实用元类来搞些“黑暗魔法”是特别有用的因而会搞出些复杂的东西来。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为什么要用metaclass类而不是函数?由于metaclass可以接受任何可调用的对象那为何还要使用类呢因为很显然使用类会更加复杂啊这里有好几个原因1) 意图会更加清晰。当你读到UpperAttrMetaclass(type)时你知道接下来要发生什么。2) 你可以使用OOP编程。元类可以从元类中继承而来改写父类的方法。元类甚至还可以使用元类。3) 你可以把代码组织的更好。当你使用元类的时候肯定不会是像我上面举的这种简单场景通常都是针对比较复杂的问题。将多个方法归总到一个类中会很有帮助也会使得代码更容易阅读。4) 你可以使用new, init以及call这样的特殊方法。它们能帮你处理不同的任务。就算通常你可以把所有的东西都在new里处理掉有些人还是觉得用init更舒服些。5) 哇哦这东西的名字是metaclass肯定非善类我要小心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元类的主要用途是创建API。一个典型的例子是Django ORM。它允许你像这样定义class Person(models.Model):name models.CharField(max_length30)age models.IntegerField()但是如果你像这样做的话guy Person(namebob, age35)print guy.age这并不会返回一个IntegerField对象而是会返回一个int甚至可以直接从数据库中取出数据。这是有可能的因为models.Model定义了metaclass 并且使用了一些魔法能够将你刚刚定义的简单的Person类转变成对数据库的一个复杂hook。Django框架将这些看起来很复杂的东西通过暴露出一个简单的使用元类的API将其化简通过这个API重新创建代码在背后完成真正的工作。结语首先你知道了类其实是能够创建出类实例的对象。好吧事实上类本身也是实例当然它们是元类的实例。class Foo(object): pass id(Foo)Python中的一切都是对象它们要么是类的实例要么是元类的实例除了type。type实际上是它自己的元类在纯Python环境中这可不是你能够做到的这是通过在实现层面耍一些小手段做到的。其次元类是很复杂的。对于非常简单的类你可能不希望通过使用元类来对类做修改。你可以通过其他两种技术来修改类1) Monkey patchingclass decorators当你需要动态修改类时99%的时间里你最好使用上面这两种技术。当然了其实在99%的时间里你根本就不需要动态修改类.
