元类

摘抄自廖雪峰教程

type():

动态语言和静态语言最大的不同，就是函数和类的定义，不是编译时定义的，而是运行时动态创建的

type() 函数可以返回一个对象的类型，也可以创建出新的类型
例如可以通过type()函数创建出Hello类，而不需要通过class Hello(object)...的定义：

def fn(self, name='world'): #先定义函数
	print('Hello, %s' % name)
	
Hello = type('Hello',(object,),dict(hello=fn)) #创建Hello类
h = Hello()
print(h.Hello(),type(Hello),type(h))

下面是输出结果：

Hello, world   <class 'type'>    <class '__main__.Hello'>

要创建一个class对象，type() 函数依次传入3个参数：

1. class 的名称，示例中是 ‘Hello'
2. 继承的父类集合，用 tuple 表示，示例中是 (object,)
3. class 的方法名称与函数绑定，示例中将函数 fn 绑定到方法名 hello 上

meta class

除了使用 type() 动态创建类以外，要控制类的创建行为，还可以使用metaclass

直译为元类

先定义 meta class ，就可以创建类，最后创建实例

先写一个简单的例子，给自定义的 My List 增加一个 add 方法：

# metaclass是类的模板，所以必须从`type`类型派生：
class ListMetaclass(type):
    def __new__(cls, name, bases, attrs):
        attrs['add'] = lambda self, value: self.append(value)
        return type.__new__(cls, name, bases, attrs)

有了ListMetaclass，我们在定义类的时候还要指示使用它，传入关键字参数metaclass：

class MyList(list, metaclass=ListMetaclass):
    pass

这样在创建MyList类时，就会通过ListMetaclass.__new__()来创建

__new__()方法接收到的参数依次为：

1. 当前准备创建的类的对象
2. 类的名字
3. 类继承的父类集合
4. 类的方法集合

>>> L = MyList()
>>> L.add(1)
>>> L
[1]

>>> L2 = list()
>>> L2.add(1)
Traceback (...)
...
AttributeError: 'list' object has no attribute 'add'

orm 框架

Object Relational Mapping，即对象-关系映射，就是把关系数据库的一行映射为一个对象，也就是一个类对应一个表

下面尝试编写一个orm框架

第一步，先把调用的接口写出来。比如，使用者使用这个orm框架，想定义一个User类来操作对应的数据库表User，期待写出下列代码：

class User(Model):
    # 定义类的属性到列的映射：
    id = IntegerField('id')
    name = StringField('username')
    email = StringField('email')
    password = StringField('password')

# 创建一个实例：
u = User(id=12345, name='Michael', email='test@orm.org', password='my-pwd')
# 保存到数据库：
u.save()

其中，父类Model和属性类型StringField ，IntegerField是由ORM框架提供的（后文中会定义），save()方法由 metaclass 自动完成

首先定义 Field 类，它负责保存数据库表的字段名和字段类型：

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)

在 Field 的基础上，进一步定义子类：

class StringField(Field):

    def __init__(self, name):
        super(StringField, self).__init__(name, 'varchar(100)')

class IntegerField(Field):

    def __init__(self, name):
        super(IntegerField, self).__init__(name, 'bigint')

然后编写 ModelMetaclass 元类

class ModelMetaclass(type):

    def __new__(cls, name, bases, attrs):
      # __new__方法固定写法
        if name=='Model':
            return type.__new__(cls, name, bases, attrs)
        print('Found model: %s' % name)
        mappings = dict()
        for k, v in attrs.items():
            if isinstance(v, Field):
                print('Found mapping: %s ==> %s' % (k, v))
                mappings[k] = v
        for k in mappings.keys():
            attrs.pop(k)
        attrs['__mappings__'] = mappings # 保存属性和列的映射关系
        attrs['__table__'] = name # 假设表名和类名一致
        return type.__new__(cls, name, bases, attrs)

基类 Model：

class Model(dict, metaclass=ModelMetaclass):

    def __init__(self, **kw):
        super(Model, self).__init__(**kw)

    def __getattr__(self, key):
        try:
            return self[key]
        except KeyError:
            raise AttributeError(r"'Model' object has no attribute '%s'" % key)

    def __setattr__(self, key, value):
        self[key] = value

    def save(self):
        fields = []
        params = []
        args = []
        for k, v in self.__mappings__.items():
            fields.append(v.name)
            params.append('?')
            args.append(getattr(self, k, None))
        sql = 'insert into %s (%s) values (%s)' % (self.__table__, ','.join(fields), ','.join(params))
        print('SQL: %s' % sql)
        print('ARGS: %s' % str(args))

当用户定义一个 class User(Model) 时，还使用 Model 中指示的 ModelMetaclass 来创建 User 类

在 ModelMetaclass 中，一共做了几件事情：

1. 排除掉对Model类的修改
2. 在当前类，比如User中，查找定义的类的所有属性，如果找到一个Field属性，就将其保存到一个__mappings__中，同时从类属性中删除该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）
3. 把表名保存到__table__中