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python中metaclass原理與用法詳解

更新時間：2019年06月25日 10:40:32 作者：輕舞肥羊

這篇文章主要介紹了python中metaclass原理與用法,結(jié)合具體實(shí)例形式分析了Python中metaclass的功能、原理及使用metaclass動態(tài)創(chuàng)建類相關(guān)操作技巧,需要的朋友可以參考下

本文實(shí)例講述了python中metaclass原理與用法。分享給大家供大家參考，具體如下：

什么是 metaclass.

metaclass (元類)就是用來創(chuàng)建類的類。在前面一篇文章《python動態(tài)創(chuàng)建類》里我們提到過，可以用如下的一個觀點(diǎn)來理解什么是metaclass:

MyClass = MetaClass()
MyObject = MyClass()

metaclass是python 里面的編程魔法

同時在前面一篇《python動態(tài)創(chuàng)建類》文章里描述動態(tài)創(chuàng)建class 的時候介紹了type,他允許你用如下的方法創(chuàng)建一個類:

MyClass = type('MyClass', (), {})

其根本原因就在于 type 就是一個 metaclass, python利用type在后面創(chuàng)建各種各樣的類。搞不明白的是，為什么是 "type" 而不是 "Type",可能考慮到 str 是用來創(chuàng)建字符串的，int 是用來創(chuàng)建整形對象，所以type 用來創(chuàng)建 class object的，都用小寫好了。

在python中的任何東西都是對象。包括int,str,function,class等。他們都是從一個class 創(chuàng)建的，我們可以通過查看 __class__ 屬性來檢查.

>>> age = 35
>>> age.__class__
<type 'int'>
>>> name = 'bob'
>>> name.__class__
<type 'str'>
>>> def foo(): pass
>>> foo.__class__
<type 'function'>
>>> class Bar(object): pass
>>> b = Bar()
>>> b.__class__
<class '__main__.Bar'>

檢查__class__屬性

>>> a.__class__.__class__
<type 'type'>
>>> age.__class__.__class__
<type 'type'>
>>> foo.__class__.__class__
<type 'type'>
>>> b.__class__.__class__
<type 'type'>

發(fā)現(xiàn)什么了，結(jié)果都是 "type", 其實(shí) type 就是python內(nèi)置的一個metaclass.當(dāng)然，你可以創(chuàng)建自己的metaclass. 這里有一個很重要的屬性:

__metaclass__ 屬性

當(dāng)你在寫一個class的時候，你可以加入__metaclass__屬性.

class Foo(object):
 __metaclass__ = something...
 [...]

如果你這么做了，那么python 將調(diào)用 metaclass 去創(chuàng)建 Foo class, 感覺是不是讓你有點(diǎn)困惑呢。

python 將在你的class定義中查找__metaclass__,如果找到，就會用這個metaclass去創(chuàng)建Foo class,如果沒有找到，就會用 type 去創(chuàng)建class.如果上篇文章提到的一樣.所以，當(dāng)你

class Foo(Bar):
 pass

pyton 將會如下去解析：是否有__metaclass__ 在Foo 里面，如果是的，則用metaclass 去創(chuàng)建一個名字為 ”Foo" 的class object. 如果沒有找到，則看其基類Bar里面是否有__metaclass__,如果基類沒有，則看所在的module 層是否有__metaclass__,如果都沒有的話，則調(diào)用 type 去創(chuàng)建這個類。

現(xiàn)在的問題是，__metaclass__ 里面到底能做什么？結(jié)論是：能創(chuàng)建一個class的東西。什么能創(chuàng)建一個class, 其實(shí)就是 type,或者type 的子類（subclass）。

自定義 metaclass

metaclass的主要目的就是在創(chuàng)建類的時候，做一些自動的改變。比如，打個不恰當(dāng)?shù)谋确剑覀兇蛩銓⒁粋€module里所有類的屬性都變成大寫的。其中一種處理辦法就是用 __metaclass__(申明在module上).

我們打算利用 metaclass 把所有的屬性變成大寫的。__metaclass__并不一定要求是一個class, 是一個可以調(diào)用的方法也是可以的。我們就從一個簡單的例子看起

def upper_attr(future_class_name, future_class_parents, future_class_attr):
 """
  Return a class object, with the list of its attribute turned
  into uppercase. """
 # pick up any attribute that doesn't start with '__'
 attrs = ((name, value) for name, value in future_class_attr.items() if not name.startswith('__'))
 # turn them into uppercase
 uppercase_attr = dict((name.upper(), value) for name, value in attrs)
 # let `type` do the class creation
 return type(future_class_name, future_class_parents, uppercase_attr)
__metaclass__ = upper_attr # this will affect all classes in the module
class Foo(): # global __metaclass__ won't work with "object" though
 # but we can define __metaclass__ here instead to affect only this class
 # and this will work with "object" childrend
 bar = 'bip'
print hasattr(Foo, 'bar')
# Out: False
print hasattr(Foo, 'BAR')
# Out: True
f = Foo()
print f.BAR
# Out: 'bip'

現(xiàn)在用一個類來處理

# remember that `type` is actually a class like `str` and `int`
# so you can inherit from it
class UpperAttrMetaclass(type):
  # __new__ is the method called before __init__
  # it's the method that creates the object and returns it
  # while __init__ just initializes the object passed as parameter
  # you rarely use __new__, except when you want to control how the object
  # is created.
  # here the created object is the class, and we want to customize it
  # so we override __new__
  # you can do some stuff in __init__ too if you wish
  # some advanced use involves overriding __call__ as well, but we won't
  # see this
  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)

顯然這不是很oop的做法，直接調(diào)用了type方法，而不是調(diào)用父類的__new__方法，下面這么做：

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)
    # reuse the type.__new__ method
    # this is basic OOP, nothing magic in there
    return type.__new__(upperattr_metaclass, future_class_name,
              future_class_parents, uppercase_attr)

你可能注意到 upperattr_metaclass ,這其實(shí)就相于self,普通類方法里的self.一個更通用的方法如下：

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)

通過上面的例子可以了解metaclass了，也了解了在__init__方法，__new__方法里去做一個hook.當(dāng)然還可以在__call__里面做文章，但更多的人喜歡在__init__里面修改。

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希望本文所述對大家Python程序設(shè)計有所幫助。

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