元类

元类

1.元类的介绍

python中一切皆对象，我们来分析一个例子

class StanfordTeacher(object):
    school='Stanford'

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

    def say(self):
        print(f'{self.name}')

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

所有的对象都是调用类实例化得到的，对象t1是调用类StanfordTeacher得到的，StanfordTeacher也是一个对象，StanfordTeacher也是调用一个类得到的，这个就是元类.

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再帮我们创建类的时候，帮我们调用了元类 StanfordTeacher=type(...) 调用的时候传参是什么呢。一个类有三大部分组成
1 .类名class_name='StanfordTeacher'
2 .基类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得到的

3.自定义元类控制类StanfordTeacher的创建

一个类没有声明自己的元类，默认的就是type，通过继承type来自定义元类，然后使用metaclass关键字参数为一个类指定元类

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
    pass

# StanfordTeacher=Mymeta('StanfordTeacher',(object),{...})
class StanfordTeacher(object,metaclass=Mymeta): 
    school='Stanford'

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

    def say(self):
        print( f'{self.name}')

自定义元类可以控制类的产生过程，类的产生过程其实就是元类的调用过程,StanfordTeacher=Mymeta('StanfordTeacher',(object),{...})，调用Mymeta会先产生一个空对象StanfordTeacher，然后连同调用Mymeta括号内的参数一同传给Mymeta下的__init__方法，完成初始化

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,class_name,class_bases,class_dic):
        # print(self) #<class '__main__.StanfordTeacher'>
        # print(class_bases) #(<class 'object'>,)
        # print(class_dic) #{'__module__': '__main__', '__qualname__': 'StanfordTeacher', 'school': 'Stanford', '__init__': <function StanfordTeacher.__init__ at 0x102b95ae8>, 'say': <function StanfordTeacher.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')

# StanfordTeacher=Mymeta('StanfordTeacher',(object),{...})
class StanfordTeacher(object,metaclass=Mymeta): 
    """
    类StanfordTeacher的文档注释
    """
    school='Stanford'

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

    def say(self):
        print(f'{self.name}')

4.自定义元类控制类StanfordTeacher的调用

4.1 介绍__call__

如果想让一个对象可以加括号调用，需要在该对象的类中添加一个方法__call__

class Foo:
    def __init__(self,x,y):
        self.x=x
        self.y=y

    #            obj,1,2,3,a=4,b=5,c=6
    def __call__(self,*args,**kwargs):
        print('===>',args,kwargs)
        return 123

obj=Foo(111,222)
# print(obj) # obj.__str__
res=obj(1,2,3,a=4,b=5,c=6) # res=obj.__call__()
print(res)

所以想让obj变成一个可调用的对象，需要在对象的类中定义一个方法__call__会在调用的时候自动触发，调用obj的返回值就是__call__ 方法的返回值

调用一个对象，就是触发对象所在类中的__call__发放的执行，如果把StanfordTeacher当成一个对象的话，在StanfordTeacher这个对象的类中也存在一个__call__

class Mymeta(type):
    def __call__(self, *args, **kwargs):
        print(self)
        print(args)
        print(kwargs)
        return 123

class StanfordTeacher(object,metaclass=Mymeta):
    school='standford'

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


    def say(self):
        print(f'{self.name}')

t1=StanfordTeacher('LILI',15)
print(t1)
# 调用StanfordTeacher就是在调用StanfordTeacher类中的__call__方法
# 然后将StanfordTeacher传给self,溢出的位置参数传给*，溢出的关键字参数传给**
# 调用StanfordTeacher的返回值就是调用__call__的返回值
t1=StanfordTeacher('lili',18)
print(t1) #123

默认地，调用t1=StanfordTeacher('lili',18)会做三件事

1、产生一个空对象obj
2、调用__init__方法初始化对象obj
3、返回初始化好的obj

StanfordTeacher类中的__call__方法也应该做这三件事

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 __call__(self, *args, **kwargs): #self=<class '__main__.StanfordTeacher'>
        #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StanfordTeacher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
        return obj

class StanfordTeacher(object,metaclass=Mymeta):
    school='Stanford'

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

    def say(self):
        print(f'{self.name}')

t1=StanfordTeacher('lili',18)
print(t1.__dict__) #{'name': 'lili', 'age': 18}

上例的__call__相当于一个模板，我们可以在该基础上改写__call__的逻辑从而控制调用StanfordTeacher的过程，比如将StanfordTeacher的对象的所有属性都变成私有的

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 __call__(self, *args, **kwargs): #self=<class '__main__.StanfordTeacher'>
        #1、调用__new__产生一个空对象obj
        obj=self.__new__(self) # 此处的self是类StanfordTeacher，必须传参，代表创建一个StanfordTeacher的对象obj

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

        # 在初始化之后，obj.__dict__里就有值了
        obj.__dict__={'_%s__%s' %(self.__name__,k):v for k,v in obj.__dict__.items()}
        #3、返回初始化好的对象obj
        return obj

class StanfordTeacher(object,metaclass=Mymeta):
    school='Stanford'

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

    def say(self):
        print('%s says welcome to the Stanford to learn Python' %self.name)

t1=StanfordTeacher('lili',18)
print(t1.__dict__) #{'_StanfordTeacher__name': 'lili', '_StanfordTeacher__age': 18}

5. 属性的查找

# 属性查找的原则：对象-》类-》父类
# 切记：父类 不是 元类

class Mymeta(type):
    n=444

    def __call__(self, *args, **kwargs): #self=<class '__main__.StanfordTeacher'>
        obj=self.__new__(self) # StanfordTeacher.__new__
        # obj=object.__new__(self)
        print(self.__new__ is object.__new__) #True
        self.__init__(obj,*args,**kwargs)
        return obj

class Bar(object):
    # n=333

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

class Foo(Bar):
    # n=222

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

class StanfordTeacher(Foo,metaclass=Mymeta):
    # n=111

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


obj=StanfordTeacher('lili',18)
print(obj.__dict__)
# print(obj.n)
# print(StanfordTeacher.n)