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(一) python中的類(lèi)

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今天看到一篇好文，然后結(jié)合自己的情況總結(jié)一波。

這里討論的python類(lèi)，都基于python2.7x以及繼承于object的新式類(lèi)進(jìn)行討論。

首先在python中，所有東西都是對(duì)象。這句話非常重要要理解元類(lèi)我要重新來(lái)理解一下python中的類(lèi)。

 
 
  
  
class Trick(object): 
  
  
    pass 
 

當(dāng)python在執(zhí)行帶class語(yǔ)句的時(shí)候，會(huì)初始化一個(gè)類(lèi)對(duì)象放在內(nèi)存里面。例如這里會(huì)初始化一個(gè)Trick對(duì)象。

這個(gè)對(duì)象(類(lèi))自身?yè)碛袆?chuàng)建對(duì)象(通常我們說(shuō)的實(shí)例，但是在python中還是對(duì)象)的能力。

為了方便后續(xù)理解，我們可以先嘗試一下在新式類(lèi)中最古老厲害的關(guān)鍵字type。

 
 
  
  
input: 
  
  
class Trick(object): 
  
  
pass 
  
  
 
  
  
print type('123') 
  
  
print type(123) 
  
  
print type(Trick()) 
  
  
 
  
  
output: 
  
  
 
  
  
 
  
  
  
 

可以看到能得到我們平時(shí)使用的 str, int, 以及我們初始化的一個(gè)實(shí)例對(duì)象Trick()

但是下面的方法你可能沒(méi)有見(jiàn)過(guò)，type同樣可以用來(lái)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建一個(gè)類(lèi)

type(類(lèi)名, 父類(lèi)的元組(針對(duì)繼承的情況，可以為空)，包含屬性的字典(名稱(chēng)和值))

這個(gè)怎么用呢，我要用這個(gè)方法創(chuàng)建一個(gè)類(lèi) 讓我們看下下面的代碼

 
 
  
  
input: 
  
  
print type('trick', (), {}) 
  
  
 
  
  
output: 
  
  
 
  
  
同樣我們可以實(shí)例化這個(gè)類(lèi)對(duì)象 
  
  
 
  
  
input: 
  
  
print type('trick', (), {})() 
  
  
 
  
  
output: 
  
  
<__main__.trick object at 0x109283450>  
 

可以看到，這里就是一個(gè)trick的實(shí)例對(duì)象了。

同樣的這個(gè)方法還可以初始化創(chuàng)建類(lèi)的父類(lèi)，同時(shí)也可以初始化類(lèi)屬性:

 
 
  
  
input: 
  
  
class FlyToSky(object): 
  
  
    pass 
  
  
 
  
  
pw = type('Trick', (FlyToSky, ), {'laugh_at': 'hahahaha'}) 
  
  
print pw().laugh_at 
  
  
print pw.__dict__ 
  
  
print pw.__bases__ 
  
  
print pw().__class__ 
  
  
print pw().__class__.__class__ 
  
  
 
  
  
 
  
  
output: 
  
  
hahahaha 
  
  
{'__module__': '__main__', 'laugh_at': 'hahahaha', '__doc__': None} 
  
  
(,) 
  
  
 
  
  
  
 

下面我將依次理一下上面的內(nèi)容，在此之前我必須先介紹兩個(gè)魔法方法：

1. __class__這個(gè)方法用于查看對(duì)象屬于是哪個(gè)生成的，這樣理解在python中的所有東西都是對(duì)象，類(lèi)對(duì)象也是對(duì)象。如果按照以前的思維來(lái)想的話就是類(lèi)是元類(lèi)的實(shí)例，而實(shí)例對(duì)象是類(lèi)的實(shí)例。
2. __bases__這個(gè)方法用于得到一個(gè)對(duì)象的父類(lèi)是誰(shuí)，特別注意一下__base__返回單個(gè)父類(lèi)，__bases__以tuple形式返回所有父類(lèi)。

好了知道了這兩個(gè)方法我來(lái)依次說(shuō)一下每行什么意思。

1. 使用type創(chuàng)建一個(gè)類(lèi)賦值給pw type的接受的三個(gè)參數(shù)的意思分辨是(類(lèi)的名稱(chēng)， 類(lèi)是否有父類(lèi)(), 類(lèi)的屬性字典{})
2. 這里初始化一個(gè)類(lèi)的實(shí)例，然后嘗試去獲得父類(lèi)的laugh_at屬性值，然后得到結(jié)果hahahaha
3. 取一個(gè)pw的也就是我們常見(jiàn)類(lèi)的類(lèi)字典數(shù)據(jù)
4. 拿到pw的父類(lèi)，結(jié)果是我們指定的 FlyToSky
5. pw的實(shí)例pw()屬于哪個(gè)類(lèi)初始化的，可以看到是class Trick
6. 我們?cè)倏碿lass trick是誰(shuí)初始化的? 就是元類(lèi)type了

(二) 什么是元類(lèi)以及簡(jiǎn)單運(yùn)用

這一切介紹完之后我們總算可以進(jìn)入正題

到底什么是元類(lèi)?通俗的就是說(shuō)，元類(lèi)就是創(chuàng)建類(lèi)的類(lèi)。。。這樣聽(tīng)起來(lái)是不是超級(jí)抽象?

來(lái)看看這個(gè)

 
 
  
  
Trick = MetaClass() 
  
  
MyObject = Trick()  
 

上面我們已經(jīng)介紹了，搞一個(gè)Trick可以直接這樣

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

可以這樣其實(shí)就是因?yàn)?，Type實(shí)際上是一個(gè)元類(lèi)，用他可以去創(chuàng)建類(lèi)。什么是元類(lèi)剛才說(shuō)了，元類(lèi)就是創(chuàng)建類(lèi)的類(lèi)。也可以說(shuō)他就是一個(gè)類(lèi)的創(chuàng)建工廠。

類(lèi)上面的__metaclass__屬性，相信愿意了解元類(lèi)細(xì)節(jié)的盆友，都肯定見(jiàn)過(guò)這個(gè)東西，而且為之好奇。不然我不知道是什么支撐你看到這里的。使用了__metaclass__這個(gè)魔法方法就意味著就會(huì)用__metaclass__指定的元類(lèi)來(lái)創(chuàng)建類(lèi)了。

 
 
  
  
class Trick(FlyToSky): 
  
  
    pass  
 

當(dāng)我們?cè)趧?chuàng)建上面的類(lèi)的時(shí)候，python做了如下的操作：

Trick中有__metaclass__這個(gè)屬性嗎?如果有，那么Python會(huì)在內(nèi)存中通過(guò)__metaclass__創(chuàng)建一個(gè)名字為T(mén)rick的類(lèi)對(duì)象，也就是Trick這個(gè)東西。如果Python沒(méi)有找到__metaclass__，它會(huì)繼續(xù)在自己的父類(lèi)FlyToSky中尋找__metaclass__屬性，并且嘗試以__metaclass__指定的方法創(chuàng)建一個(gè)Trick類(lèi)對(duì)象。如果Python在任何一個(gè)父類(lèi)中都找不到__metaclass__，它也不會(huì)就此放棄，而是去模塊中搜尋是否有__metaclass__的指定。如果還是找不到，好吧那就是使用默認(rèn)的type來(lái)創(chuàng)建Trick。

那么問(wèn)題來(lái)了，我們要在__metaclass__中放置什么呢?答案是可以創(chuàng)建一個(gè)類(lèi)的東西，type,或者任何用到type或子類(lèi)化type的東西都行。

(三) 自定義元類(lèi)

自定義類(lèi)的的目的，我總結(jié)了一下就是攔截類(lèi)的創(chuàng)建，然后修改一些特性，然后返回該類(lèi)。是不是有點(diǎn)熟悉?沒(méi)錯(cuò)，就是感覺(jué)是裝飾器干的事情，只是裝飾器是修飾一個(gè)函數(shù)，同樣是一個(gè)東西進(jìn)去，然后被額外加了一些東西，最后被返回。

其實(shí)除了上面談到的制定一個(gè)__metaclass__并不需要賦值給它的不一定要是正式類(lèi)，是一個(gè)函數(shù)也可以。要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)使所有模塊級(jí)別都是用這個(gè)元類(lèi)創(chuàng)建類(lèi)的話，在模塊級(jí)別設(shè)定__metaclass__就可以了。先寫(xiě)一個(gè)來(lái)試試看，我還是延用stackoverflow上面那個(gè)哥們的例子，將所有的屬性都改為大寫(xiě)的。????

來(lái)看這個(gè)例子：

 
 
  
  
input: 
  
  
def upper_attr(class_name, class_parents, class_attr): 
  
  
    """ 
  
  
    返回一個(gè)對(duì)象,將屬性都改為大寫(xiě)的形式 
  
  
    :param class_name:  類(lèi)的名稱(chēng) 
  
  
    :param class_parents: 類(lèi)的父類(lèi)tuple 
  
  
    :param class_attr: 類(lèi)的參數(shù) 
  
  
    :return: 返回類(lèi) 
  
  
    """ 
  
  
    # 生成了一個(gè)generator 
  
  
    attrs = ((name, value) for name, value in class_attr.items() if not name.startswith('__')) 
  
  
    uppercase_attrs = dict((name.upper(), value) for name, value in attrs) 
  
  
    return type(class_name, class_parents, uppercase_attrs) 
  
  
 
  
  
__metaclass__ = upper_attr 
  
  
 
  
  
pw = upper_attr('Trick', (), {'bar': 0}) 
  
  
print hasattr(pw, 'bar') 
  
  
print hasattr(pw, 'BAR') 
  
  
print pw.BAR 
  
  
 
  
  
output: 
  
  
False 
  
  
True 
  
  
0  
 

可以從上面看到，我實(shí)現(xiàn)了一個(gè)元類(lèi)(metaclass)， 然后指定了模塊使用這個(gè)元類(lèi)來(lái)創(chuàng)建類(lèi)，所以當(dāng)我下面使用type進(jìn)行類(lèi)創(chuàng)建的時(shí)候，可以發(fā)現(xiàn)小寫(xiě)的bar參數(shù)被替換成了大寫(xiě)的BAR參數(shù)，并且在最后我調(diào)用了這個(gè)類(lèi)屬性并，打印了它。

上面我們使用了函數(shù)做元類(lèi)傳遞給類(lèi)，下面我們使用一個(gè)正式類(lèi)來(lái)作為元類(lèi)傳遞給__metaclass__

 
 
  
  
class UpperAttrMetaClass(type): 
  
  
    def __new__(mcs, class_name, class_parents, class_attr): 
  
  
        attrs = ((name, value) for name, value in class_attr.items() if not name.startswith('__')) 
  
  
        uppercase_attrs = dict((name.upper(), value) for name, value in attrs) 
  
  
        return super(UpperAttrMetaClass, mcs).__new__(mcs, class_name, class_parents, uppercase_attrs) 
  
  
 
  
  
 
  
  
class Trick(object): 
  
  
    __metaclass__ = UpperAttrMetaClass 
  
  
    bar = 12 
  
  
    money = 'unlimited' 
  
  
 
  
  
print Trick.BAR 
  
  
print Trick.MONEY  
 

總結(jié)：

啊好累好累終于寫(xiě)完了。。。寫(xiě)了好久，總之就像我上面說(shuō)的，略帶一點(diǎn)裝飾器的思路去理解元類(lèi)這件事情，可能會(huì)讓你豁然開(kāi)朗。元類(lèi)這種黑暗魔法按照常理來(lái)說(shuō)是不應(yīng)該被廣泛使用的，從寫(xiě)業(yè)務(wù)代碼一年差不多一年，除了在完成kepler項(xiàng)目的時(shí)候稍微黑魔法了一下(實(shí)際是根本不需要這樣操作)，其他地方都沒(méi)有用到過(guò)。等到真正需要的時(shí)候，你可能不會(huì)去思考為什么要去使用，而是因?yàn)橐鉀Q問(wèn)題所以就是要這樣寫(xiě)，所以才出現(xiàn)了元類(lèi)這種東西。我是這樣理解的，一個(gè)東西存在的真正意義就在于你可以用這個(gè)東西去解決以前難以解決的問(wèn)題，可以讓難以解決的問(wèn)題變得簡(jiǎn)單起來(lái)，而不是為了炫技讓一個(gè)問(wèn)題變得復(fù)雜起來(lái)。

當(dāng)前標(biāo)題：Python類(lèi)和元類(lèi)(metaclass)的理解和簡(jiǎn)單運(yùn)用
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