元类
一句话: 元类定制类的创建行为
知识点
1.类的创建: python这种动态语言,函数和类的定义，不是编译时定义的，而是运行时动态创建的。
Python解释器遇到class定义时，仅仅是扫描一下class定义的语法，然后调用type()函数创建出class。
2.控制类的创建行为，除了手动调用type()外,还可以使用metaclass。
3.生成类实例的执行顺序: 扫描类的定义准备生成对象->等会,先去生成父类->还不行,先去父类的元类那里看看有什么指示
-->执行元类的__new__()-->执行父类的__init__-->子类创建
元类基本功能 定制类
类似于父类继承,比如给子类添加一个方法属性:
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metaclass所以必须从type类型派生：通常写成以Metaclass结尾
class ListMetaclass(type):
def new(cls, name, bases, attrs):
attrs['add'] = lambda self, value: self.append(value)
return type.new(cls, name, bases, attrs)
Python解释器在创建MyList时，要通过ListMetaclass.__new__()来创建
class MyList(list, metaclass=ListMetaclass):
pass
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调用一下:
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L = MyList()
L.add(1)
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从上面代码中 注意到关键词type,要知道,python调用type()创建类的,如果我们在元类的定义里什么都不做,
也就是直接调用了type.new(cls, name, bases, attrs),岂不说明类的创建本来就是以type为元类的
所谓的元类不就是在准备type(MyList)时,临时插入一段代码?
元类定制类的创建行为
父类继承方式可以定制子类,但是你不能根据还未出生的子类动态调整
同一的元类的定制是可以被继承下去的
比如写ORM框架,一个类对应一个数据库的表,我们首先会想到将数据库的操作封装到类里面,但是我现在不是使用者,
不确定数据库里表的定义,那么相应类里面的属性也就不确定,下面这个类(表)只是形式是这样,类(表)名,字段(类的属性)
都是可以变化的,如果要写框架,也就是写父类Model时,怎么才能获取子类User(还不一定叫这名)的属性等信息呢?
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编写底层模块的第一步，就是先把调用接口写出来。
class User(Model):
id = IntegerField('id')
name = StringField('username')
email = StringField('email')
password = StringField('password')
创建一个实例：
u = User(id=12345, name='xcl', email='test@orm.org', password='pwd')
保存到数据库：
u.save()
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怎么获取/操作类的属性呢 <元类的__new__() 方法
在元类中,我们可以获取当前准备创建的类的基本信息,
new(cls, name, bases, attrs)参数分别是指: 当前准备创建的类的对象,准备创建的类名,父类集合,类的属性集合
注意__new__还在父类Model创建前,__new__里的attrs都是指类属性而不是实例属性. 相应的,User类中添加的都是类成员而非实例成员
流程如下:
graph BT;
创建一个User对象u-->先创建父类Model;
先创建父类Model-->调用父类Model的init;
调用父类Model的init-->Model的元类的new;
获取并操作子类User的属性和类名-->Model的元类的new;
调用父类的统一接口save-->获取并操作子类User的属性和类名;
属性和类名各不相同的子类-->调用父类的统一接口save;
虽然metaclass的编写会比较复杂，但ORM的使用者用起来简单。
-- 真正的代码在此 --
class Field(object):
def __init__(self, name, column_type):
self.name = name
self.column_type = column_type
def __str__(self):
return '<%s:%s>' % (self.__class__.__name__, self.name) #eg: <IntegerField:id>
class IntegerField(Field):
def __init__(self, name):
super().__init__(name, 'int')
class StringField(Field):
def __init__(self, name):
super().__init__(name, 'varchar(50)')
#attrs 是 类的属性集合
#__mappings__ __table__是自己添加的两个属性,他两在使用该元类创建的父类 Model中也能获取到
class ModelMetaClass(type):
def __new__(cls, name, bases, attrs):
if name == "Model": #不是实际使用的类,跳过
return type.__new__(cls, name, bases, attrs)
mapping = dict()
for k, v in attrs.items():
if isinstance(v, Field):
mapping[k] = v
for k in mapping.keys():
attrs.pop(k) #从类属性中删除该Field属性 否则，容易造成运行时错误（实例的属性会遮盖类的同名属性）
#实例 User(id=1234,..) 但是User类中也有id等属性
attrs['__mappings__'] = mapping ## 保存属性和列的映射关系
attrs['__table__'] = name #添加属性__table__存放准备创建的类的名字, 也就是表的名字
# 这样一来,父类Model才能获取它未出生的儿子的类名
return type.__new__(cls, name, bases, attrs)
class Model(dict,metaclass=ModelMetaClass): #指示使用ListMetaclass来定制类，传入关键字参数metaclass
def __init__(self, **kw):
return super().__init__(**kw)
def __getattr__(self, key): #m.key==>m[key]
try:
return self[key]
except KeyError as e:
raise AttributeError(r"'Model' object has no attribute %s" % key)
def __setattr__(self, name, value):#m.key=value ==> m[key]=value
self[name] = value
def save(self):
fields = []
params = []
args = []
for k, v in self.__mappings__.items():
fields.append(v.name) #v是一个Field对象
params.append('?') #sql的占位符 ?
args.append(getattr(self, k, None))
sql = 'insert into %s (%s) values (%s)' % ( ###模拟一下数据库操作
self.__table__, ','.join(fields), ','.join(params))
print('SQL: %s' % sql)
print('ARGS: %s' % str(args))
###到使用部分就简单了
class User(Model):
id = IntegerField('id')
name = StringField('username')
email = StringField('email')
password = StringField('password')
# 下面实例化时的 id name等会和 上面的类的成员变量同名冲突, 幸好在元类里面attrs.pop()掉了
u = User(id=1234, name='xcl', email='chunlaixiao@163.com', password='123456')
u2 = User(id=788, name='wang', email='wang@163.com', password='123456')
u.save()
u2.save()
print(u.name) ###这是调用__getattr__()方法 返回u[name]