Python元类

背景（类也是对象）

class Foo:
      pass

f1=Foo() #f1是通过Foo类实例化的对象

python中一切皆是对象，类本身也是一个对象，当使用关键字class的时候，python解释器在加载class的时候就会创建一个对象(这里的对象指的是类而非类的实例)，

因而我们可以将类当作一个对象去使用，同样满足第一类对象的概念，可以：

把类赋值给一个变量

把类作为函数参数进行传递

把类作为函数的返回值

在运行时动态地创建类

上例可以看出f1是由Foo这个类产生的对象，而Foo本身也是对象，那它又是由哪个类产生的呢？

#type函数可以查看类型，也可以用来查看对象的类，二者是一样的
print(type(f1)) # 输出：<class '__main__.Foo'> 表示，obj 对象由Foo类创建
print(type(Foo)) # 输出：<type 'type'>

　　

什么是元类？

元类是类的类，是类的模板

元类是用来控制如何创建类的，正如类是创建对象的模板一样，而元类的主要目的是为了控制类的创建行为

元类的实例化的结果为我们用class定义的类，正如类的实例为对象(f1对象是Foo类的一个实例，Foo类是 type 类的一个实例)

type是python的一个内建元类，用来直接控制生成类，python中任何class定义的类其实都是type类实例化的对象

创建类的两种方式

方式一：使用class关键字

class Foo(object):
    def __init__(self,name,age):
        self.name=name
        self.age=age
    def talk(self):
        print('%s is talking' %self.name)

　方式二：调用元类type（也可以自定义）来产生类

def fn(self, name='world'): # 先定义函数
    print('Hello, %s.' % name)

Hello = type('Hello', (object,), dict(hello=fn)) # 创建Hello class
print(Hello.__dict__)

print(Hello)
print(type(Hello))
print(isinstance(Hello,type))

　我们看到，type 接收三个参数：

• 第 1 个参数是字符串 ‘Hello’，表示类名
• 第 2 个参数是元组 (object, )，表示所有的父类
• 第 3 个参数是字典，表示定义属性和方法

案例

基于元类实现单例模式,比如数据库对象,实例化时参数都一样,就没必要重复产生对象,浪费内存

class Mysql(object):
    __instance=None

    def __init__(self,host='127.0.0.1',port=3306):
        self.host = host
        self.port = port

    @classmethod
    def singleton(cls,*args, **kwargs):
        if not cls.__instance:
            cls.__instance = cls(*args, **kwargs)


m1 = Mysql()
m2 = Mysql()
print(m1 is m2)  # False

m3 = Mysql.singleton()
m4 = Mysql.singleton()

print(m3 is m4) # True


#实现方式二：元类的方式
class Mymeta(type):
    def __init__(self,class_name,class_bases,class_dic):
        if not class_name.istitle():
            raise TypeError('类名的首字母必须大写')

        if '__doc__' not in class_dic or not class_dic['__doc__'].strip():
            raise TypeError('必须有注释，且注释不能为空')

        super(Mymeta,self).__init__(class_name,class_bases,class_dic)
        self.__instance=None

    def __call__(self, *args, **kwargs): #obj=Chinese('egon',age=18)
        if not self.__instance:
            obj=object.__new__(self)
            self.__init__(obj)
            self.__instance=obj

        return self.__instance



class Mysql(object,metaclass=Mymeta):
    '''
    mysql xxx
    '''
    def __init__(self):
        self.host='127.0.0.1'
        self.port=3306



obj1=Mysql()
obj2=Mysql()


print(obj1 is obj2)

　案例：在元类中控制把自定义类的数据属性都变成大写

1.

class Mymeta(type):

    def __init__(self, class_name,class_bases,class_dic):
        super(Mymeta, self).__init__(class_name, class_bases, class_dic)

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        obj = object.__new__(self) # 创建对象
        print(type(obj))
        print(kwargs)
        for k, v in kwargs.items():
            obj.__dict__[k.upper()] = v

        return obj


class Student(metaclass=Mymeta):
    name = 'alex'
    age = '18'

    def walk(self):
        print('%s is walking' %self.name)


p = Student(name='egon',age='19',score='88')
print(p.__dict__)
#-------------输出结果-----------
<class '__main__.Student'>
{'name': 'egon', 'age': '19', 'score': '88'}
{'NAME': 'egon', 'AGE': '19', 'SCORE': '88'}

　2.

class Mymetaclass(type):
    def __new__(cls,name,bases,attrs):
        # 关键在于这，每一次实例化的时候，我们都只会返回这同一个instance对象
        # if not hasattr(cls, 'instance'):
        update_attrs = {}
        for k, v in attrs.items():
            if not callable(v) and not k.startswith('__'):
                update_attrs[k.upper()] = v
            else:
                update_attrs[k] = v
        return type.__new__(cls, name, bases, update_attrs)


class Chinese(metaclass=Mymetaclass):
    country='China'
    tag='Legend of the Dragon' #龙的传人
    def walk(self):
        print('%s is walking' %self.name)


print(Chinese.__dict__)