元类metaclass

 

 一 什么是元类

一切源自于一句话：python中一切皆为对象。让我们先定义一个类，然后逐步分析

class oldboyteacher(object):
    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)

t1=oldboyteacher('egon',18)
print(type(t1)) #查看对象t1的类是<class '__main__.oldboyteacher'>

所有的对象都是实例化或者说调用类而得到的（调用类的过程称为类的实例化），比如对象t1是调用类oldboyteacher得到的。

如果一切皆为对象，那么类oldboyteacher本质也是一个对象，既然所有的对象都是调用类得到的，那么oldboyteacher必然也是调用了一个类得到的，这个类称为元类

print(type(oldboyteacher)) # 结果为<class 'type'>，证明是调用了type这个元类而产生的oldboyteacher，即默认的元类为type

 

二 class关键字创建类的流程分析

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（元类可以简称为类的类），内置的元类为type

class关键字在帮我们创建类时，必然帮我们调用了元类oldboyteacher=type(...)，那调用type时传入的参数是什么呢？必然是类的关键组成部分，一个类有三大组成部分，分别是

1、类名class_name='oldboyteacher'

2、基类们class_bases=(object,)

3、类的名称空间class_dic，类的名称空间是执行类体代码而得到的

调用type时会依次传入以上三个参数

#exec：三个参数

#参数一：包含一系列python代码的字符串

#参数二：全局作用域（字典形式），如果不指定，默认为globals()

#参数三：局部作用域（字典形式），如果不指定，默认为locals()

#可以把exec命令的执行当成是一个函数的执行，会将执行期间产生的名字存放于局部名称空间中
g={
    'x':1,
    'y':2
}
l={}

exec('''
global x,z
x=100
z=200

m=300
''',g,l)

print(g) #{'x': 100, 'y': 2,'z':200,......}
print(l) #{'m': 300}

exec模拟实现创建类

三 自定义元类控制类oldboyteacher的创建和调用

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,*args,**kwargs ):  # 简写
    #     super(mymeta, self).__init__(*args,**kwargs)

    def __init__(self, class_name, class_bases, class_dic):  # class oldboyteacher(object, metaclass=mymeta)时触发
        # print(self) #<class '__main__.oldboyteacher'>
        # print(class_bases) #(<class 'object'>,)
        # print(class_dic) #{'__module__': '__main__', '__qualname__': 'oldboyteacher', 'school': 'oldboy', \
        #  '__init__': <function oldboyteacher.__init__ at 0x102b95ae8>, 'say': <function oldboyteacher.say at 0x10621c6a8>}
        super(mymeta, self).__init__(class_name, class_bases, class_dic)  # 重用父类的功能

        if class_name.islower():
            raise typeerror('类名%s请修改为驼峰体' % class_name)

        if '__doc__' not in class_dic or len(class_dic['__doc__'].strip(' \n')) == 0:
            raise typeerror('类中必须有文档注释，并且文档注释不能为空')

    def __call__(self, *args, **kwargs):  # self=<class '__main__.oldboyteacher'>   oldboyteacher()的时候触发执行
        # 1、调用__new__产生一个空对象obj
        obj = self.__new__(self)  # 此处的self是类oldoyteacher，必须传参，代表创建一个oldboyteacher的对象obj

        # 2、调用__init__初始化空对象obj
        self.__init__(obj, *args, **kwargs)

        # 3、返回初始化好的对象obj   就是oldboyteacher()的实例化对象 old_tea
        return obj


class oldboyteacher(object, metaclass=mymeta):  # oldboyteacher=mymeta('oldboyteacher',(object),{...})
    """
    类oldboyteacher的文档注释
    """
    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)


old_tea = oldboyteacher()

四 自定义元类的类属性查找

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），我们学习过继承的实现原理，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): 
    n=444

    def __call__(self, *args, **kwargs): #self=<class '__main__.oldboyteacher'>
        obj=self.__new__(self)
        self.__init__(obj,*args,**kwargs)
        return obj

class bar(object):
    n=333

class foo(bar):
    n=222

class oldboyteacher(foo,metaclass=mymeta):
    n=111

    school='oldboy'

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

　　 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

于是属性查找应该分成两层，一层是对象层（基于c3算法的mro）的查找，另外一个层则是类层（即元类层）的查找。

#查找顺序：
#1、先对象层：oldoyteacher->foo->bar->object
#2、然后元类层：mymeta->type

class mymeta(type): 
    n=444

    def __call__(self, *args, **kwargs): #self=<class '__main__.oldboyteacher'>
        obj=self.__new__(self)
        print(self.__new__ is object.__new__) #true


class bar(object):
    n=333

    # def __new__(cls, *args, **kwargs):
    #     print('bar.__new__')

class foo(bar):
    n=222

    # def __new__(cls, *args, **kwargs):
    #     print('foo.__new__')

class 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)


    # def __new__(cls, *args, **kwargs):
    #     print('oldboyteacher.__new__')


oldboyteacher('egon',18) #触发oldboyteacher的类中的__call__方法的执行，进而执行self.__new__开始查找 

分析下元类mymeta中__call__里的self.__new__的查找

总结，mymeta下的__call__里的self.__new__在oldboyteacher、foo、bar里都没有找到__new__的情况下，会去找object里的__new__，而object下默认就有一个__new__，所以即便是之前的类均未实现__new__,也一定会在object中找到一个，根本不会、也根本没必要再去找元类mymeta->type中查找__new__

我们在元类的__call__中也可以用object.__new__(self)去造对象

但我们还是推荐在__call__中使用self.__new__（self）去创造空对象，因为这种方式会检索三个类oldboyteacher->foo->bar,而object.__new__则是直接跨过了他们三个

答案

 

 待续。。。

 

 

 

参考：