面向对象高阶-14元类

King

一丶什么是元类

在python中一切皆对象，那么我们用class关键字定义的类本身也是一个对象，负责产生该对象的类称之为元类，即元类可以简称为类的类

class Foo:  # Foo=元类()
    pass

知识兔

二丶为什么用元类

元类是负责产生类的，所以我们学习元类或者自定义元类的目的：是为了控制类的产生过程，还可以控制对象的产生过程

知识兔

三丶内置函数exec

cmd = """
x=1
print('exec函数运行了')
def func(self):
    pass
"""
class_dic = {}
# 执行cmd中的代码，然后把产生的名字丢入class_dic字典中
exec(cmd, {}, class_dic)

知识兔

exec函数运行了

print(class_dic)

知识兔

{'x': 1, 'func': <function func at 0x10a0bc048>}

四丶class创建类

如果说类也是对象，那么用class关键字的去创建类的过程也是一个实例化的过程，该实例化的目的是为了得到一个类，调用的是元类
用class关键字创建一个类，用的默认的元类type，因此以前说不要用type作为类别判断

class People:  # People=type(...)
    country = 'China'

    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def eat(self):
        print('%s is eating' % self.name)
        
print(type(People)

知识兔

<class 'type'>

4.1type实现

创建类的3个要素：类名，基类，类的名称空间
People = type(类名，基类，类的名称空间)

class_name = 'People'  # 类名

class_bases = (object, )  # 基类

# 类的名称空间
class_dic = {}
class_body = """
country='China'
def __init__(self,name,age):
    self.name=name
    self.age=age
def eat(self):
    print('%s is eating' %self.name)
"""

exec(
    class_body,
    {},
    class_dic,
)
print(class_name)

知识兔

People

print(class_bases)

知识兔

(<class 'object'>,)

print(class_dic)  # 类的名称空间

知识兔

{'country': 'China', '__init__': <function __init__ at 0x10a0bc048>, 'eat': <function eat at 0x10a0bcd08>}

People = type(类名，基类，类的名称空间)

People1 = type(class_name, class_bases, class_dic)
print(People1)

知识兔

<class '__main__.People'>

obj1 = People1(1, 2)
obj1.eat()

知识兔

1 is eating

class创建的类的调用

print(People)

知识兔

<class '__main__.People'>

obj = People1(1, 2)
obj.eat()

知识兔

1 is eating

五丶自定义元类控制类的创建

使用自定义的元类

class Mymeta(type):  # 只有继承了type类才能称之为一个元类，否则就是一个普通的自定义类
    def __init__(self, class_name, class_bases, class_dic):
        print('self:', self)  # 现在是People
        print('class_name:', class_name)
        print('class_bases:', class_bases)
        print('class_dic:', class_dic)
        super(Mymeta, self).__init__(class_name, class_bases,
                                     class_dic)  # 重用父类type的功能

知识兔

分析用class自定义类的运行原理（而非元类的的运行原理）：

拿到一个字符串格式的类名class_name='People'
拿到一个类的基类们class_bases=(obejct,)
执行类体代码，拿到一个类的名称空间class_dic={...}
调用People=type(class_name,class_bases,class_dic)

class People(object, metaclass=Mymeta):  # People=Mymeta(类名,基类们,类的名称空间)
    country = 'China'

    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def eat(self):
        print('%s is eating' % self.name)

知识兔

self: <class '__main__.People'> class_name: People class_bases: (<class 'object'>,) class_dic: {'__module__': '__main__', '__qualname__': 'People', 'country': 'China', '__init__': <function People.__init__ at 0x10a0bcbf8>, 'eat': <function People.eat at 0x10a0bc2f0>}

5.1应用

自定义元类控制类的产生过程，类的产生过程其实就是元类的调用过程
我们可以控制类必须有文档，可以使用如下的方式实现

class Mymeta(type):  # 只有继承了type类才能称之为一个元类，否则就是一个普通的自定义类
    def __init__(self, class_name, class_bases, class_dic):
        if class_dic.get('__doc__') is None or len(
                class_dic.get('__doc__').strip()) == 0:
            raise TypeError('类中必须有文档注释，并且文档注释不能为空')
        if not class_name.istitle():
            raise TypeError('类名首字母必须大写')
        super(Mymeta, self).__init__(class_name, class_bases,
                                     class_dic)  # 重用父类的功能

知识兔

try:    class People(object, metaclass=Mymeta                 ):  #People  = Mymeta('People',(object,),{....})        #     """这是People类"""        country = 'China'        def __init__(self, name, age):            self.name = name            self.age = age        def eat(self):            print('%s is eating' % self.name)except Exception as e:    print(e)

类中必须有文档注释，并且文档注释不能为空

六丶call

要想让obj这个对象变成一个可调用的对象，需要在该对象的类中定义一个方法、、__call__方法，该方法会在调用对象时自动触发

class Foo:    def __call__(self, *args, **kwargs):        print(args)        print(kwargs)        print('__call__实现了，实例化对象可以加括号调用了')obj = Foo()obj('nash', age=18)

('nash',)
{'age': 18}
__call__实现了，实例化对象可以加括号调用了

七丶new

我们之前说类实例化第一个调用的是__init__，但__init__其实不是实例化一个类的时候第一个被调用的方法。当使用 Persion(name, age) 这样的表达式来实例化一个类时，最先被调用的方法其实是 new 方法。

__new__方法接受的参数虽然也是和__init__一样，但__init__是在类实例创建之后调用，而 __new__方法正是创建这个类实例的方法。

注意：new() 函数只能用于从object继承的新式类。创建类可以理解为init+new

class A:    passclass B(A):    def __new__(cls):        print("__new__方法被执行")        return cls.__new__(cls)    def __init__(self):        print("__init__方法被执行")b = B()

八丶自定义元类控制类的实例化

class Mymeta(type):    def __call__(self, *args, **kwargs):        print(self)  # self是People        print(args)  # args = ('nick',)        print(kwargs)  # kwargs = {'age':18}        # return 123        # 1. 先造出一个People的空对象，申请内存空间        # __new__方法接受的参数虽然也是和__init__一样，但__init__是在类实例创建之后调用，而 __new__方法正是创建这个类实例的方法。        obj = self.__new__(self)  # 虽然和下面同样是People，但是People没有，找到的__new__是父类的        # 2. 为该对空对象初始化独有的属性        self.__init__(obj, *args, **kwargs)        # 3. 返回一个初始化好的对象        return obj

People = Mymeta()，People()则会触发__call__

class People(object, metaclass=Mymeta):    country = 'China'    def __init__(self, name, age):        self.name = name        self.age = age    def eat(self):        print('%s is eating' % self.name)#     在调用Mymeta的__call__的时候，首先会找自己（如下函数）的，自己的没有才会找父类的#     def __new__(cls, *args, **kwargs):#         # print(cls)  # cls是People#         # cls.__new__(cls) # 错误，无限死循环，自己找自己的，会无限递归#         obj = super(People, cls).__new__(cls)  # 使用父类的，则是去父类中找__new__#         return obj

类的调用，即类实例化就是元类的调用过程，可以通过元类Mymeta的__call__方法控制
分析：调用Pepole的目的
1. 先造出一个People的空对象
2. 为该对空对象初始化独有的属性
3. 返回一个初始化好的对象
```
obj = People('nash', age=18)
```

<class '__main__.People'> ('nash',) {'age': 18}

print(obj.__dict__)

{'name': 'nash', 'age': 18}

九丶自定义元类后累的继承顺序

其实我们用class自定义的类也全都是对象（包括object类本身也是元类type的一个实例，可以用type(object)查看），根据继承的实现原理，如果把类当成对象去看，将下述继承应该说成是：对象OldboyTeacher继承对象Foo，对象Foo继承对象Bar，对象Bar继承对象object

class Mymeta(type):  # 只有继承了type类才能称之为一个元类，否则就是一个普通的自定义类    n = 444    def __call__(self, *args,                 **kwargs):  #self=<class '__main__.OldboyTeacher'>        obj = self.__new__(self)        self.__init__(obj, *args, **kwargs)        return objclass Bar(object):    n = 333class Foo(Bar):    n = 222class OldboyTeacher(Foo, metaclass=Mymeta):    n = 111    school = 'oldboy'    def __init__(self, name, age):        self.name = name        self.age = age    def say(self):        print('%s says welcome to the oldboy to learn Python' % self.name)print(    OldboyTeacher.n)  # 自下而上依次注释各个类中的n=xxx，然后重新运行程序，发现n的查找顺序为OldboyTeacher->Foo->Bar->object->Mymeta->type

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print(OldboyTeacher.n)