元类

这篇文章中总结了 Python 中面向对象的一些知识,在结尾处我们谈到了类对象和实例对象,实例对象是由类对象创建出来的,那么类对象是由什么创建出来的呢?这就是今天要总结的元类。

类对象的创建时机

类是什么时候创建的呢?我们可以进行一下验证:

class Test(object):
    print("我被创建啦!!")

运行代码:

我被创建啦!!

上例中,我们并没有做任何调用操作,Test 类内部的代码自动执行了,也就是说,当解释器执行到 class 关键字的时候,类就开始创建了。

动态创建类

我们也可以将类的创建放在条件判断中,以根据不同的条件创建类:

def createClass(flag):
    if flag:
        class Foo(object):
            print("Foo 被创建啦")
        return Foo
    else:
        class Boo(object):
            print("Boo 被创建啦")
        return Boo

createClass(True)

运行结果:

Foo 被创建啦

type

除了使用上面的条件判断,我们还可以使用 type 函数动态创建类。是的,除了判断变量的类型之外,我们还可以使用 type 函数动态创建类,使用方法如下:

类对象 = type("类名", 父类对象, 类属性)

其中父类对象是一个包含了父类的元组,类属性是一个包含了属性的字典。
看一下代码:

# 定义 __str__ 方法
def __str__(self):
    return "我是 Test 类"
# 动态创建 Test 类
Test = type("Test",(),{"__str__":__str__})
# 创建类实例
print(Test())

运行结果:

我是 Test 类

元类

上面我们使用 type 函数动态创建了一个类 Test,使用 type 可以创建类对象,我们称它为元类。所有类的元类都是 type(包括 type 自身)。

__class__

使用 __class__ 属性可以查看一个对象的创建者,类也是对象,因此我们也可以使用 __class__ 查看类的元类:

class Test(object):
    pass

print(Test().__class__)
print(Test.__class__)
print(type.__class__)
print(object.__class__)

运行效果:

<class '__main__.Test'>
<class 'type'>
<class 'type'>
<class 'type'>

可见,所有类的元类都是 type,包括 type 自身和 object

metaclass

除了在外部使用 type 动态创建类之外,我们还可以在类的内部指定其的创建方式,这就需要使用
metaclassmetaclass 是一个函数,在类创建时传入。该函数接受三个参数:

  • 类名
  • 父类
  • 类内部的属性

我们来看下实现代码:

def createClass(cls_name,cls_parent,cls_attr):
    attr = {}
    for k,v in cls_attr.items():
        if not k.startswith("__"):
            # 处理非私有属性
            # 将属性名转化为大写
            attr[k.upper()] = v
        else:
            # 处理非私有属性
            # 将属性名转化为大写
            attr["%s%s"%(cls_name,k.upper())] = v
    # 返回一个类,该类仍然由 type 创建
    return type(cls_name,cls_parent,attr)

class Test(object,metaclass = createClass):
    name = "Test"
    privateAttr = "10086"

# 创建类的实例
t = Test()

通过指定 metaclass,我们可以规定 Test 类的创建方法,在 createClass 方法中,我们对属性名进行大写转换,并进行了私有化的处理。最后返回一个使用 type 动态创建的类。
我们对类属性进行了大写转化,因此使用原始的属性名将获取不到数据:

...
# 创建类的实例
t = Test()
print(t.name)

运行结果:

Traceback (most recent call last):
  File "C:\Users\Charley\Desktop\py\py.py", line 21, in <module>
    print(t.name)
AttributeError: 'Test' object has no attribute 'name'

我们使用大写的属性名可以正常获取数据:

...
# 创建类的实例
t = Test()
print(t.NAME)

运行结果:

Test

Python2 中的 __metaclass__

上面的 metaclass 是 Python3 中的创建方式,在 Python2 中,需要改为 __metaclass__ 属性。
下面是 Python2 中的参考代码:

def createClass(cls_name,cls_parent,cls_attr):
    attr = {}
    for k,v in cls_attr.items():
        if not k.startswith("__"):
            # 处理非私有属性
            # 将属性名转化为大写
            attr[k.upper()] = v
        else:
            # 处理非私有属性
            # 将属性名转化为大写
            attr["%s%s"%(cls_name,k.upper())] = v
    # 返回一个类,该类仍然由 type 创建
    return type(cls_name,cls_parent,attr)

class Test:
    __metaclass__ = createClass()
    name = "Test"
    privateAttr = "10086"

# 创建类的实例
t = Test()
print(t.NAME)

总结

本文主要介绍了元类的知识点,下面是一些总结:

  • 类也是对象,叫做类对象,创建类对象的类叫做元类
  • 类可以动态创建
  • type 是所有类包括其自身的元类
  • 在类中可以使用 metaclass(Python3)和 __metaclass__(Python2)定义类的创建方式

完。

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