深入理解Python的元类

什么是元类

Python中,一切皆对象,我们定义的数字、字符串、函数、列表等都是对象,对象是类(class)的是实例,而类(class)其实也是对象,是type的实例。这个type就是Python中的元类metaclass)。所谓元类就是用于创建所有类型的类,Python中的所有新式类以及Python3中的所有类都是type元类的实例。我们看下面这个例子:

print(type(0))  # <class 'int'>
print(type(int))  # <class 'type'>
print(type("tigeriaf"))  # <class 'str'>
print(type(str))  # <class 'type'>
print(type([1, 2, 3]))  # <class 'list'>
print(type(list))  #  <class 'type'>
class User:
    pass
u = User()
print(type(u))  # <class '__main__.User'>
print(type(User))  # <class 'type'>
print(type(type))  # <class 'type'>

type元类动态创建类

之前我们定义类要使用class关键字进行创建,除了这样我们还可以使用type动态的去创建类。

用法如下:

type(name, bases, dict),接收三个参数

  • 第一个参数name是指要创建类的名称
  • 第二个参数bases是指需要继承父类的元组
  • 第三个参数dict是类的属性

例如:

class User:
    def __init__(self):
        self.name = 'tigeriaf'
print(User)
user = User()
print(user.name)
class User:
    def __init__(self):
        self.name = 'tigeriaf'
print(User)
user = User()
print(user.name)

以上两种方式都可以创建类,输出结果也是一样的,可见使用type动态的去创建类也是非常方便的。

自定义元类

通过上面的例子我们知道可以使用type(name, bases, dict)来创建类,如果当使用type元类无法满足我们的一些需求时,我们可以自定义一个元类并使用该元类去创建类吗?答案是可以的,下面我们来看一下:

class MyMetaClass(type):
    def __init__(cls, name, bases, dict):
        super().__init__(name, bases, dict)
        cls.int_attrs = {}
        for k, v in dict.items():
            if type(v) is int:
                cls.int_attrs[k] = v
User = MyMetaClass('User', (), {'name': 'tigeriaf', "age": 24, "level": 2, "introduction": "Python全菜工程师"})
print(User)  # <class '__main__.User'>
user = User()  
print(user.name)  # tigeriaf
print(user.int_attrs)  # {'age': 24, 'level': 2}

也可以使用下面这种方法,去创建继承元类的类。

class User(metaclass=MyMetaClass):
    pass

注意:在Python2中使用元类需要在要创建的类内对__metaclass__进行赋值,值为元类。

上述代码定义一个类MyMetaClass,继承自type类,因为type是元类,所以MyMetaClass也是一个元类,在__init__通过super().__init__(name, bases, dict)调用了父类type的__init__()方法,在实现自定义元类的基础上,还在创建类的时候把属性循环了一遍,然后值为int类型的属性单独存了起来。这样我们就实现了比type元类更定制化的元类了,我们可以随意在元类内添加我们想要的功能。

总结

总体下来,发现元类及其使用有些难以理解且看不出有什么特别的地方能让我们去使用,好吧,确实如此,通常情况下确实可能用不到它,其实元类主要就是在类和实例创建的时候发挥作用,来实现一些功能,如果确实不清楚什么时候该去使用的话,那我们就不需要它,当真正需要它的时候,我们可能就会发现它的强大之处。

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发布时间 2021-11-25 18:04:16
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