python中metaclass原理与用法详解

2023-08-21 01:37:04 65

本文实例讲述了python中metaclass原理与用法。分享给大家供大家参考，具体如下：

什么是metaclass.

metaclass(元类)就是用来创建类的类。在前面一篇文章《python动态创建类》里我们提到过，可以用如下的一个观点来理解什么是metaclass:

MyClass=MetaClass()
MyObject=MyClass()

metaclass是python里面的编程魔法

同时在前面一篇《python动态创建类》文章里描述动态创建class的时候介绍了type,他允许你用如下的方法创建一个类:

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

其根本原因就在于type就是一个metaclass,python利用type在后面创建各种各样的类。搞不明白的是，为什么是"type"而不是"Type",可能考虑到str是用来创建字符串的，int是用来创建整形对象，所以type用来创建classobject的，都用小写好了。

在python中的任何东西都是对象。包括int,str,function,class等。他们都是从一个class 创建的，我们可以通过查看__class__属性来检查.

>>>age=35
>>>age.__class__

>>>name='bob'
>>>name.__class__

>>>deffoo():pass
>>>foo.__class__

>>>classBar(object):pass
>>>b=Bar()
>>>b.__class__

检查__class__属性

>>>a.__class__.__class__

>>>age.__class__.__class__

>>>foo.__class__.__class__

>>>b.__class__.__class__

发现什么了，结果都是"type",其实 type就是python内置的一个metaclass.当然，你可以创建自己的metaclass.这里有一个很重要的属性:

__metaclass__属性

当你在写一个class的时候，你可以加入__metaclass__属性.

classFoo(object):
__metaclass__=something...
[...]

如果你这么做了，那么python将调用metaclass去创建Fooclass,感觉是不是让你有点困惑呢。

python将在你的class定义中查找__metaclass__,如果找到，就会用这个metaclass去创建Fooclass,如果没有找到，就会用type去创建class.如果上篇文章提到的一样.所以，当你

classFoo(Bar):
pass

pyton将会如下去解析：是否有__metaclass__在Foo里面，如果是的，则用metaclass 去创建一个名字为”Foo"的classobject.如果没有找到，则看其基类Bar里面是否有__metaclass__,如果基类没有，则看所在的module层是否有__metaclass__,如果都没有的话，则调用type去创建这个类。

现在的问题是，__metaclass__里面到底能做什么？结论是：能创建一个class的东西。什么能创建一个class,其实就是type,或者type的子类（subclass）。

自定义metaclass

metaclass的主要目的就是在创建类的时候，做一些自动的改变。比如，打个不恰当的比方，我们打算将一个module里所有类的属性都变成大写的。其中一种处理办法就是用__metaclass__(申明在module上).

我们打算利用metaclass把所有的属性变成大写的。__metaclass__并不一定要求是一个class,是一个可以调用的方法也是可以的。我们就从一个简单的例子看起

defupper_attr(future_class_name,future_class_parents,future_class_attr):
"""
Returnaclassobject,withthelistofitsattributeturned
intouppercase."""
#pickupanyattributethatdoesn'tstartwith'__'
attrs=((name,value)forname,valueinfuture_class_attr.items()ifnotname.startswith('__'))
#turnthemintouppercase
uppercase_attr=dict((name.upper(),value)forname,valueinattrs)
#let`type`dotheclasscreation
returntype(future_class_name,future_class_parents,uppercase_attr)
__metaclass__=upper_attr#thiswillaffectallclassesinthemodule
classFoo():#global__metaclass__won'tworkwith"object"though
#butwecandefine__metaclass__hereinsteadtoaffectonlythisclass
#andthiswillworkwith"object"childrend
bar='bip'
printhasattr(Foo,'bar')
#Out:False
printhasattr(Foo,'BAR')
#Out:True
f=Foo()
printf.BAR
#Out:'bip'

现在用一个类来处理

#rememberthat`type`isactuallyaclasslike`str`and`int`
#soyoucaninheritfromit
classUpperAttrMetaclass(type):
#__new__isthemethodcalledbefore__init__
#it'sthemethodthatcreatestheobjectandreturnsit
#while__init__justinitializestheobjectpassedasparameter
#yourarelyuse__new__,exceptwhenyouwanttocontrolhowtheobject
#iscreated.
#herethecreatedobjectistheclass,andwewanttocustomizeit
#soweoverride__new__
#youcandosomestuffin__init__tooifyouwish
#someadvanceduseinvolvesoverriding__call__aswell,butwewon't
#seethis
def__new__(upperattr_metaclass,future_class_name,
future_class_parents,future_class_attr):
attrs=((name,value)forname,valueinfuture_class_attr.items()ifnotname.startswith('__'))
uppercase_attr=dict((name.upper(),value)forname,valueinattrs)
returntype(future_class_name,future_class_parents,uppercase_attr)

显然这不是很oop的做法，直接调用了type方法，而不是调用父类的__new__方法，下面这么做：

classUpperAttrMetaclass(type):
def__new__(upperattr_metaclass,future_class_name,
future_class_parents,future_class_attr):
attrs=((name,value)forname,valueinfuture_class_attr.items()ifnotname.startswith('__'))
uppercase_attr=dict((name.upper(),value)forname,valueinattrs)
#reusethetype.__new__method
#thisisbasicOOP,nothingmagicinthere
returntype.__new__(upperattr_metaclass,future_class_name,
future_class_parents,uppercase_attr)

你可能注意到upperattr_metaclass,这其实就相于self,普通类方法里的self.一个更通用的方法如下：

classUpperAttrMetaclass(type):
def__new__(cls,name,bases,dct):
attrs=((name,value)forname,valueindct.items()ifnotname.startswith('__'))
uppercase_attr=dict((name.upper(),value)forname,valueinattrs)
returnsuper(UpperAttrMetaclass,cls).__new__(cls,name,bases,uppercase_attr)

通过上面的例子可以了解metaclass了，也了解了在__init__方法，__new__方法里去做一个hook.当然还可以在__call__里面做文章，但更多的人喜欢在__init__里面修改。

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希望本文所述对大家Python程序设计有所帮助。

python中metaclass原理与用法详解

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