python中元類的作用是什么
本篇內(nèi)容主要講解“python中元類的作用是什么”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓小編來帶大家學習“python中元類的作用是什么”吧!
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1. 類也是對象
在大多數(shù)編程語言中，類就是一組用來描述如何生成一個對象的代碼段。在Python中這一點仍然成立：
>>> class ObjectCreator(object): … pass … >>> my_object = ObjectCreator() >>> print my_object <__main__.ObjectCreator object at 0x8974f2c>
但是，Python中的類還遠不止如此。類同樣也是一種對象。是的，沒錯，就是對象。只要你使用關(guān)鍵字class，Python解釋器在執(zhí)行的時候就會創(chuàng)建一個對象。
下面的代碼段：
>>> class ObjectCreator(object): … pass …
將在內(nèi)存中創(chuàng)建一個對象，名字就是ObjectCreator。這個對象（類對象ObjectCreator）擁有創(chuàng)建對象（實例對象）的能力。但是，它的本質(zhì)仍然是一個對象，于是乎你可以對它做如下的操作：
你可以將它賦值給一個變量
你可以拷貝它
你可以為它增加屬性
你可以將它作為函數(shù)參數(shù)進行傳遞
下面是示例：
''' 遇到問題沒人解答？小編創(chuàng)建了一個Python學習交流QQ群：579817333 尋找有志同道合的小伙伴，互幫互助,群里還有不錯的視頻學習教程和PDF電子書！ ''' >>> print ObjectCreator # 你可以打印一個類，因為它其實也是一個對象 <class '__main__.ObjectCreator'> >>> def echo(o): … print o … >>> echo(ObjectCreator) # 你可以將類做為參數(shù)傳給函數(shù) <class '__main__.ObjectCreator'> >>> print hasattr(ObjectCreator, 'new_attribute') Fasle >>> ObjectCreator.new_attribute = 'foo' # 你可以為類增加屬性 >>> print hasattr(ObjectCreator, 'new_attribute') True >>> print ObjectCreator.new_attribute foo >>> ObjectCreatorMirror = ObjectCreator # 你可以將類賦值給一個變量 >>> print ObjectCreatorMirror() <__main__.ObjectCreator object at 0x8997b4c>
2. 動態(tài)地創(chuàng)建類
因為類也是對象，你可以在運行時動態(tài)的創(chuàng)建它們，就像其他任何對象一樣。首先，你可以在函數(shù)中創(chuàng)建類，使用class關(guān)鍵字即可。
>>> def choose_class(name):
… if name == 'foo':
… class Foo(object):
… pass
… return Foo # 返回的是類，不是類的實例
… else:
… class Bar(object):
… pass
… return Bar
…
>>> MyClass = choose_class('foo')
>>> print MyClass # 函數(shù)返回的是類，不是類的實例
<class '__main__'.Foo>
>>> print MyClass() # 你可以通過這個類創(chuàng)建類實例，也就是對象
<__main__.Foo object at 0x89c6d4c>但這還不夠動態(tài)，因為你仍然需要自己編寫整個類的代碼。由于類也是對象，所以它們必須是通過什么東西來生成的才對。當你使用class關(guān)鍵字時，Python解釋器自動創(chuàng)建這個對象。但就和Python中的大多數(shù)事情一樣，Python仍然提供給你手動處理的方法。
還記得內(nèi)建函數(shù)type嗎？這個古老但強大的函數(shù)能夠讓你知道一個對象的類型是什么，就像這樣：
>>> print type(1) #數(shù)值的類型
<type 'int'>
>>> print type("1") #字符串的類型
<type 'str'>
>>> print type(ObjectCreator()) #實例對象的類型
<class '__main__.ObjectCreator'>
>>> print type(ObjectCreator) #類的類型
<type 'type'>仔細觀察上面的運行結(jié)果，發(fā)現(xiàn)使用type對ObjectCreator查看類型是，答案為type， 是不是有些驚訝。。?？聪旅?/p>
3. 使用type創(chuàng)建類
type還有一種完全不同的功能，動態(tài)的創(chuàng)建類。
type可以接受一個類的描述作為參數(shù)，然后返回一個類。（要知道，根據(jù)傳入?yún)?shù)的不同，同一個函數(shù)擁有兩種完全不同的用法是一件很傻的事情，但這在Python中是為了保持向后兼容性）
type可以像這樣工作：
type(類名, 由父類名稱組成的元組（針對繼承的情況，可以為空），包含屬性的字典（名稱和值）)
比如下面的代碼：
In [2]: class Test: #定義了一個Test類 ...: pass ...: In [3]: Test() #創(chuàng)建了一個Test類的實例對象 Out[3]: <__main__.Test at 0x10d3f8438>
可以手動像這樣創(chuàng)建：
Test2 = type("Test2",(),{}) #定了一個Test2類
In [5]: Test2() #創(chuàng)建了一個Test2類的實例對象
Out[5]: <__main__.Test2 at 0x10d406b38>我們使用"Test2"作為類名，并且也可以把它當做一個變量來作為類的引用。類和變量是不同的，這里沒有任何理由把事情弄的復雜。即type函數(shù)中第1個實參，也可以叫做其他的名字，這個名字表示類的名字
'''
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'''
In [23]: MyDogClass = type('MyDog', (), {})
In [24]: print MyDogClass
<class '__main__.MyDog'>使用help來測試這2個類
In [10]: help(Test) #用help查看Test類 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類 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創(chuàng)建帶有屬性的類
type 接受一個字典來為類定義屬性，因此
>>> Foo = type('Foo', (), {'bar':True})可以翻譯為：
''' 遇到問題沒人解答？小編創(chuàng)建了一個Python學習交流QQ群：579817333 尋找有志同道合的小伙伴，互幫互助,群里還有不錯的視頻學習教程和PDF電子書！ ''' >>> class Foo(object): … bar = True
并且可以將Foo當成一個普通的類一樣使用：
>>> print Foo <class '__main__.Foo'> >>> print Foo.bar True >>> f = Foo() >>> print f <__main__.Foo object at 0x8a9b84c> >>> print f.bar True
當然，你可以向這個類繼承，所以，如下的代碼：
>>> class FooChild(Foo): … pass
就可以寫成：
>>> FooChild = type('FooChild', (Foo,),{})
>>> print FooChild
<class '__main__.FooChild'>
>>> print FooChild.bar # bar屬性是由Foo繼承而來
True注意：
type的第2個參數(shù)，元組中是父類的名字，而不是字符串
添加的屬性是類屬性，并不是實例屬性
5. 使用type創(chuàng)建帶有方法的類
最終你會希望為你的類增加方法。只需要定義一個有著恰當簽名的函數(shù)并將其作為屬性賦值就可以了。
添加實例方法
'''
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'''
In [46]: def echo_bar(self): #定義了一個普通的函數(shù)
...: print(self.bar)
...:
In [47]: FooChild = type('FooChild', (Foo,), {'echo_bar': echo_bar}) #讓FooChild類中的echo_bar屬性，指向了上面定義的函數(shù)
In [48]: hasattr(Foo, 'echo_bar') #判斷Foo類中，是否有echo_bar這個屬性
Out[48]: False
In [49]:
In [49]: hasattr(FooChild, 'echo_bar') #判斷FooChild類中，是否有echo_bar這個屬性
Out[49]: True
In [50]: my_foo = FooChild()
In [51]: my_foo.echo_bar()
True添加靜態(tài)方法
In [36]: @staticmethod
...: def testStatic():
...: print("static method ....")
...:
In [37]: Foochild = type('Foochild', (Foo,), {"echo_bar":echo_bar, "testStatic":
...: testStatic})
In [38]: fooclid = Foochild()
In [39]: fooclid.testStatic
Out[39]: <function __main__.testStatic>
In [40]: fooclid.testStatic()
static method ....
In [41]: fooclid.echo_bar()
True添加類方法
'''
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'''
In [42]: @classmethod
...: def testClass(cls):
...: print(cls.bar)
...:
In [43]:
In [43]: Foochild = type('Foochild', (Foo,), {"echo_bar":echo_bar, "testStatic":
...: testStatic, "testClass":testClass})
In [44]:
In [44]: fooclid = Foochild()
In [45]: fooclid.testClass()
True你可以看到，在Python中，類也是對象，你可以動態(tài)的創(chuàng)建類。這就是當你使用關(guān)鍵字class時Python在幕后做的事情，而這就是通過元類來實現(xiàn)的。
6. 到底什么是元類（終于到主題了）
元類就是用來創(chuàng)建類的“東西”。你創(chuàng)建類就是為了創(chuàng)建類的實例對象，不是嗎？但是我們已經(jīng)學習到了Python中的類也是對象。
元類就是用來創(chuàng)建這些類（對象）的，元類就是類的類，你可以這樣理解為：
MyClass = MetaClass() #使用元類創(chuàng)建出一個對象，這個對象稱為“類” MyObject = MyClass() #使用“類”來創(chuàng)建出實例對象
你已經(jīng)看到了type可以讓你像這樣做：
MyClass = type('MyClass', (), {})這是因為函數(shù)type實際上是一個元類。type就是Python在背后用來創(chuàng)建所有類的元類?，F(xiàn)在你想知道那為什么type會全部采用小寫形式而不是Type呢？
好吧，我猜這是為了和str保持一致性，str是用來創(chuàng)建字符串對象的類，而int是用來創(chuàng)建整數(shù)對象的類。type就是創(chuàng)建類對象的類。你可以通過檢查class屬性來看到這一點。Python中所有的東西，注意，我是指所有的東西——都是對象。這包括整數(shù)、字符串、函數(shù)以及類。它們?nèi)慷际菍ο?，而且它們都是從一個類創(chuàng)建而來，這個類就是type。
''' 遇到問題沒人解答？小編創(chuàng)建了一個Python學習交流QQ群：579817333 尋找有志同道合的小伙伴，互幫互助,群里還有不錯的視頻學習教程和PDF電子書！ ''' >>> 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'>
現(xiàn)在，對于任何一個class的class屬性又是什么呢？
>>> a.__class__.__class__ <type 'type'> >>> age.__class__.__class__ <type 'type'> >>> foo.__class__.__class__ <type 'type'> >>> b.__class__.__class__ <type 'type'>
因此，元類就是創(chuàng)建類這種對象的東西。type就是Python的內(nèi)建元類，當然了，你也可以創(chuàng)建自己的元類。
7. metaclass屬性
你可以在定義一個類的時候為其添加metaclass屬性。
class Foo(object): __metaclass__ = something… ...省略...
如果你這么做了，Python就會用元類來創(chuàng)建類Foo。小心點，這里面有些技巧。你首先寫下class Foo(object)，但是類Foo還沒有在內(nèi)存中創(chuàng)建。Python會在類的定義中尋找metaclass屬性，如果找到了，Python就會用它來創(chuàng)建類Foo，如果沒有找到，就會用內(nèi)建的type來創(chuàng)建這個類。把下面這段話反復讀幾次。當你寫如下代碼時 :
class Foo(Bar): pass
Python做了如下的操作：
Foo中有metaclass這個屬性嗎？如果是，Python會通過metaclass創(chuàng)建一個名字為Foo的類(對象)
如果Python沒有找到metaclass，它會繼續(xù)在Bar（父類）中尋找metaclass屬性，并嘗試做和前面同樣的操作。
如果Python在任何父類中都找不到metaclass，它就會在模塊層次中去尋找metaclass，并嘗試做同樣的操作。
如果還是找不到metaclass,Python就會用內(nèi)置的type來創(chuàng)建這個類對象。
現(xiàn)在的問題就是，你可以在metaclass中放置些什么代碼呢？答案就是：可以創(chuàng)建一個類的東西。那么什么可以用來創(chuàng)建一個類呢？type，或者任何使用到type或者子類化type的東東都可以。
8. 自定義元類
元類的主要目的就是為了當創(chuàng)建類時能夠自動地改變類。通常，你會為API做這樣的事情，你希望可以創(chuàng)建符合當前上下文的類。
假想一個很傻的例子，你決定在你的模塊里所有的類的屬性都應該是大寫形式。有好幾種方法可以辦到，但其中一種就是通過在模塊級別設(shè)定metaclass。采用這種方法，這個模塊中的所有類都會通過這個元類來創(chuàng)建，我們只需要告訴元類把所有的屬性都改成大寫形式就萬事大吉了。
幸運的是，metaclass實際上可以被任意調(diào)用，它并不需要是一個正式的類。所以，我們這里就先以一個簡單的函數(shù)作為例子開始。
python2中
#-*- coding:utf-8 -*-
def upper_attr(future_class_name, future_class_parents, future_class_attr):
#遍歷屬性字典，把不是__開頭的屬性名字變?yōu)榇髮?
newAttr = {}
for name,value in future_class_attr.items():
if not name.startswith("__"):
newAttr[name.upper()] = value
#調(diào)用type來創(chuàng)建一個類
return type(future_class_name, future_class_parents, newAttr)
class Foo(object):
__metaclass__ = upper_attr #設(shè)置Foo類的元類為upper_attr
bar = 'bip'
print(hasattr(Foo, 'bar'))
print(hasattr(Foo, 'BAR'))
f = Foo()
print(f.BAR)python3中
'''
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'''
#-*- coding:utf-8 -*-
def upper_attr(future_class_name, future_class_parents, future_class_attr):
#遍歷屬性字典，把不是__開頭的屬性名字變?yōu)榇髮?
newAttr = {}
for name,value in future_class_attr.items():
if not name.startswith("__"):
newAttr[name.upper()] = value
#調(diào)用type來創(chuàng)建一個類
return type(future_class_name, future_class_parents, newAttr)
class Foo(object, metaclass=upper_attr):
bar = 'bip'
print(hasattr(Foo, 'bar'))
print(hasattr(Foo, 'BAR'))
f = Foo()
print(f.BAR)現(xiàn)在讓我們再做一次，這一次用一個真正的class來當做元類。
#coding=utf-8
class UpperAttrMetaClass(type):
# __new__ 是在__init__之前被調(diào)用的特殊方法
# __new__是用來創(chuàng)建對象并返回之的方法
# 而__init__只是用來將傳入的參數(shù)初始化給對象
# 你很少用到__new__，除非你希望能夠控制對象的創(chuàng)建
# 這里，創(chuàng)建的對象是類，我們希望能夠自定義它，所以我們這里改寫__new__
# 如果你希望的話，你也可以在__init__中做些事情
# 還有一些高級的用法會涉及到改寫__call__特殊方法，但是我們這里不用
def __new__(cls, future_class_name, future_class_parents, future_class_attr):
#遍歷屬性字典，把不是__開頭的屬性名字變?yōu)榇髮?
newAttr = {}
for name,value in future_class_attr.items():
if not name.startswith("__"):
newAttr[name.upper()] = value
# 方法1：通過'type'來做類對象的創(chuàng)建
# return type(future_class_name, future_class_parents, newAttr)
# 方法2：復用type.__new__方法
# 這就是基本的OOP編程，沒什么魔法
# return type.__new__(cls, future_class_name, future_class_parents, newAttr)
# 方法3：使用super方法
return super(UpperAttrMetaClass, cls).__new__(cls, future_class_name, future_class_parents, newAttr)
#python2的用法
class Foo(object):
__metaclass__ = UpperAttrMetaClass
bar = 'bip'
# python3的用法
# class Foo(object, metaclass = UpperAttrMetaClass):
# bar = 'bip'
print(hasattr(Foo, 'bar'))
# 輸出: False
print(hasattr(Foo, 'BAR'))
# 輸出:True
f = Foo()
print(f.BAR)
# 輸出:'bip'到此，相信大家對“python中元類的作用是什么”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進入相關(guān)頻道進行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學習！
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