用来表示python代码块的是什么_三分钟带你用简单的Python代码深入理解Python中的元类...

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类也是对象

在理解元类前,需要先掌握Python中的类。在大多数编程语言中,类就是一组描述如何生成对象的代码段。在Python中这一点仍然成立:

但是,Python中的类远不止如此。类也是一种对象(实例)。是的,没错,就是对象。只要使用关键字class,Python解释器在执行时就会创建一个类对象。

上述代码在内存中创建一个名为ObjectCreator的类对象。只不过这个对象(类)拥有创建对象(类实例)的能力,而这也是它是一个类的原因。但是,ObjectCreator本质上仍然是一个对象,可以对它做如下的操作:

动态创建类

因为类也是对象,所以可以在运行时动态的创建它们,就像其他对象一样。可以在函数中创建类,使用class关键字即可。

由于类也是对象,所以它们也是通过什么东西来生成的。还记得内建函数type吗?这个古老但强大的函数能够让你知道一个对象的类型是什么,就像这样:

type还有一种完全不同的能力,它也能动态的创建类。type可以接受一个类的描述作为参数,然后返回一个类。(根据传入参数的不同,同一个函数拥有两种完全不同的用法是一件很傻的事情,但这在Python中是为了保持向后兼容性.)

type可以像这样工作

如下面的代码

等价于

type 接受一个字典来为类定义类属性,因此

可以翻译为

并且可以将Foo当成一个普通的类一样使用

当然,也可以继承这个类,如下代码

也可以写成

也可以为类增加方法

在Python中,类也是对象,可以动态的创建类。这就是当你使用关键字class时Python在幕后做的事情,这些是通过元类实现的。

什么是元类

元类就是用来创建类的“东西”。创建类是为了创建类的实例对象。但是我们已经知道了Python中的类也是对象。元类就是用来创建这些类(对象)的,元类就是类的类,简而言之,元类是用来创建和管理类对象的。可以这样理解:

ype可以让你这样创建一个类

**这是因为type是一个元类。**type就是Python在背后用来创建所有类的元类。

type就是创建类对象的类。可以通过__class__属性来看到这一点。Python中所有的东西,注意,是指所有的东西—都是对象。这包括整数、字符串、函数以及类。它们全部都是对象,而且它们都是从一个类创建而来的。

那么对于任何一个__class__的__class__属性又是什么呢?

因此,元类就是用来创建类对象的。如果你喜欢的话,可以把元类称为“类工厂”(不要和工厂类搞混了)。 type就是Python的内建元类,当然,你也可以自定义元类。

__metaclass__属性

可以在定义类的时候为其添加__metaclass__属性。

如果你这么做了,Python就会用指定的元类来创建类。

小心点,这里面有些技巧。首先写下class Foo(object),但是类对象Foo还没有在内存中创建。Python会在类的定义中寻找__metaclass__属性,如果找到了,Python就会用它来创建类Foo,如果没有找到,就会用内建的type来创建这个类。

当你写如下代码时 :

Python做了如下的操作:

自定义元类

元类是用来创建和管理类对象的。

__metaclass__不一定是个类,函数也可以- -! 这里先以一个简单的函数作为例子开始。

这一次用一个真正的class来做元类。

请记住,’type’实际上是一个类,就像’str’和’int’一样,可以从type继承。

自定义元类时,通常会继承type,并重新实现__init__()或__new__()等方法。

在这里,创建的对象是类,我们希望能够自定义它,所以我们这里改写__new__ ,如果需要的话,也可以在__init__中做些事情。

你可能已经注意到了有个额外的参数upperattr_metaclass,这并没有什么特别的。类方法的第一个参数总是表示当前的实例,就像在普通的类方法中的self参数一样。当然了,为了清晰起见,这里的名字起的比较长。就像self一样,所有的参数都有它们的传统名称。因此,一个元类应该是这样的:

如果使用super方法的话,还可以使它变得更清晰一些。

再来个例子,定义一个元类,用来检查类对象中的方法是否定义了__doc__

未定义__doc__

定义了__doc__

除此之外,关于元类没有别的可说的了。使用到元类的代码比较复杂,这背后的原因倒并不是因为元类本身,而是因为通常会使用元类去做一些晦涩的事,依赖于自省,控制继承等等。确实,用元类来搞些“黑魔法”是特别有用的,但是搞出的东西都很复杂。就元类本身而言,它们其实是很简单的:

1) 拦截类的创建;

2) 修改和检查类;

3) 返回修改之后的类;

究竟为什么要使用元类?

现在回到我们的大主题,为什么要去使用这种容易出错且难懂的特性?好吧,一般来说,你根本就用不上它。

“元类就是黑魔法,99%的用户根本不必为此操心。如果你想搞清楚究竟是否需要用到元类,那么你就不需要它。那些实际用到元类的人都非常清楚地知道他们需要做什么,而且根本不需要解释为什么要用元类。“ —— Python界的领袖 Tim Peters

元类的主要用途是创建API。一个典型的例子是Django ORM。它允许像这样定义:

但是如果像这样做的话:

这并不会返回一个IntegerField对象,而是会返回一个int,甚至可以直接从数据库中取出数据。这是有可能的,因为models.Model定义了__metaclass__, 并且使用了一些魔法能够将你刚刚定义的简单的Person类转变成对数据库的一个复杂hook。Django框架将这些看起来很复杂的东西通过暴露出一个简单的使用元类的API将其化简,通过这个API重新创建代码,在背后完成真正的工作。

结语

首先,你知道了类是能够创建出类实例的对象。好吧,事实上,类本身也是实例,当然,它们是元类的实例。

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