Python 元类详解
一、Type介绍
在Python中一切皆对象,类它也是对象,而元类其实就是用来创建类的对象(由于一切皆对象,所以元类其实也是一个对象)。
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先来看这几个例子:
例1:
In [1]: type(12)
Out[1]: int
通过 type 可以查看对象的类型,也就是查看对象是那一类的,这里可以看出来 12 是 int 类型的也就是整数类。由于一切皆对象,那么我们也可以查看 int 是属于哪一个类型的。
In [2]: type(int)
Out[2]: type
通过这样的操作可以看出来 int 是 type 类型的,也就是说 int 类是 type 类实例化得到的对象。按照这样的思路在来看看 type 类是什么类型。
In [3]: type(type)
Out[3]: type
从上面可以看出来 type 是 type 类型的对象
例2:在来看这样一个规律
In [4]: class Foo:
...: pass
...:
In [5]: f = Foo()
In [6]: type(f)
Out[6]: __main__.Foo
In [7]: type(Foo)
Out[7]: type
In [8]: type(type)
Out[8]: type
由上可以看出,实例 f 是 Foo 类的对象,Foo 这个自定义的类它是 type 类型的,并且 type 也是 type 类型的。
总结:
- 实例是类的实例;----------------------> f 是 Foo 类的实例
- 类是 type 类的实例;-----------------> Foo 类是 type 类的实例
- type 类是 type 类的实例;
从上面的规律可以看出,所有的类终归都是由 type 实例化得来的,它就是最元始的,同时它也是一个类,所以也可以称之为元类(Metaclass)
实例、类、元类之间的关系如图所示:
二、Type 使用方法
在 help(type)
显示的帮助文档中,可以看到这样两种使用方法;
class type(object)
| type(object) -> the object's type
| type(name, bases, dict, **kwds) -> a new type
第一种:直接带入对象,返回对象的类型,也是我们最常用的。
第二种:type(name, bases, dict, **kwds)
返回一个新的类型,也就是一个新的类。
- name:新类的名称;
- bases:以元组的形式,声明父类;
- dict:以字典的形式声明类的属性;
实例1:用 type 创建一个名为 Foo1 的类
In [10]: Foo1 = type("Foo1", (), {})
In [11]: Foo1.__bases__
Out[11]: (object,)
虽然没有给 bases 赋值,但是 Python 中所有的类都是以 object 为基类,所以查看类 Foo1 的父类,会得到这样一个结果。PS:
__bases__
查看父类。
也可以将 Foo1 实例化,就能看见 f 是 Foo1 类型,并且仿照之前的样子查找它的类型,可以一直查找到元类 type。
In [12]: f = Foo1()
In [13]: f.__class__
Out[13]: __main__.Foo1
In [14]: f.__class__.__class__
Out[14]: type
__class__
是类的一个内置属性,表示类的类型,也是类的实例的属性,表示实例对象的类
实例2:利用元类 type 所创建的类 Bar 继承了 Foo1 和 Book 两个类
In [15]: class Book:
...: def __new__(cls, *args, **kwargs):
...: cls.website = 'www.cnblogs.com'
...: return super().__new__(cls)
...:
In [16]: Bar = type('Bar', (Foo1, Book), {'name': 'python'})
In [17]: b = Bar()
In [18]: b.name
Out[18]: 'python'
In [19]: b.website
Out[19]: 'www.cnblogs.com'
In [20]: b.__class__
Out[20]: __main__.Bar
In [21]: b.__class__.__class__
Out[21]: type
In [22]: Bar.__bases__
Out[22]: (__main__.Foo1, __main__.Book)
In [23]: Bar.__dict__
Out[23]: mappingproxy({'name': 'python',
'__module__': '__main__',
'__doc__': None,
'website': 'www.cnblogs.com'})
上述中 Bar 类除了在创建时设置的 name 外,还有从 Book 类继承来的 website,实例化后也可以读取到 name 和 website 两个属性的值,并且实例的类型是 Bar。
三、Metaclass
虽然使用第二种方法能定义出所需要的各种类型的类,但是,在实践中,这种形式并不常用,而是用这种形式;
In [24]: class Meta(type):
...: pass
...:
In [25]: class Spam(metaclass=Meta):
...: pass
...:
In [26]: s = Spam()
类 Meta 继承了 type ,也可以称为元类,而 Spam 类与之前定义的类的不同之处就在于,类名后括号内添加了参数 metaclass 来说明或指定元类,这样就利用了元类 Meta 创建了类 Spam。
总结描述:
- 类 Spam 是元类 Meta 的实例;
- 元类 Meta 实例化得到了类 Spam;
In [27]: s.__class__
Out[27]: __main__.Spam
In [28]: s.__class__.__class__
Out[28]: __main__.Meta
In [29]: s.__class__.__class__.__class__
Out[29]: type
下面做一个更详细的实例,来了解 Spam 与 Meta 之间的关系。
class Meta(type):
def __new__(cls, name, bases, attrs):
print("执行了元类 Meta!")
attrs['author'] = "xiaoyang-sir"
spam_class = super().__new__(cls, name, bases, attrs)
print(spam_class)
return spam_class
class Spam(metaclass=Meta):
def __init__(self, website):
self.website = website
print(Spam.author)
"""
Out:
执行了元类 Meta!
xiaoyang-sir
"""
从上面程序运行的的结果可以直接看出当该段程序运行的时候,虽然并没有直接实例化 Spam 类,但是由于指定了 Meta 为 Spam 类的元类 ,所以 Meta 会直接实例化 Spam 类,并且元类 Meta 的构造方法
__new__()
中定义的属性 author 已经成为了实例 Spam 类的类属性。
那么接下来将 Spam 实例化后,也就能得到想要的结果。
s = Spam('www.cnblogs.com')
print(s.website)
print(s.author)
"""
Out:
执行了元类 Meta!
www.cnblogs.com
xiaoyang-sir
"""
四、元类实现单例模式
元类实现单例模式可以在元类中定义 __call__()
方法,__call__()
方法主要是在对象加括号被调用的时候执行 __call__()
方法中的内容。由于类是一个对象,所以在类加括号的时候就会执行元类中的__call__()
方法。
class Meta(type):
__instance = None
def __call__(cls, *args, **kwargs):
if not cls.__instance:
cls.__instance = type.__call__(cls, *args, **kwargs)
return cls.__instance
class Spam(metaclass=Meta):
pass
x = Spam()
y = Spam()
print(x)
print(y)
print(x==y)
"""
Out:
<__main__.Spam object at 0x00000251A51E7E50>
<__main__.Spam object at 0x00000251A51E7E50>
True
"""
作者:Mr-Yang
出处:https://www.cnblogs.com/XiaoYang-sir/p/.html
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网站名称:Python 元类详解
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