面向对向之元类

一、什么是元类？

一切源于，一名话，一切皆对对象。

class StanfordTeacher(object):
    school = 'Standford'
    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)

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

t1 = StanfordTeacher('egon',18)
print (type(t1))

　　如果一切皆为对象，那么类StanfordTeacher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StanfordTeachernt 必然也是调用了一个类得到的，这个类称为元类。

二、class关键字创建类的流程分析

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StanfordTeacher=type()

一个类有三大组成部分：

1、类名class_name = "StanfordTeacher'

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

class帮我们创建类时执行了以下四步：

1、拿到类名

2、拿到类的基类们

3、执行类体代码，拿到类的名称空间

4、调用元类得到类

三、自定义元类控制类StanfordTeacher的创建

一个类没有声明自己的元类，默认他的元类就是type，除了使用内置元类type,我们也可以通过继承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):
    pass                 #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

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)

　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

五、自定义元类近控制类StanfordTeacher的调用

__call__   要想让obj对象变成一个可调用的对象，需要在该对象的类中定义一个方法就是__call__方法，该方法会在调用对象时自动触发

class Foo:
    def __call__(self,*args,**kwargs):
        print (self)
        print(args)
        print(kwargs)

obj = Foo()
#调用obj的返回值就是__call__方法的返回值
res=obj(1,2,3,x=1,y=2)

　　调用一个对象，就是触发对象所在类中的__call__方法的执行，如果把StanfordTeacher也当做一个对象，那么在StandfordTeacher这个对象的类中也必然存在一个__call__方法

默认地，调用t1= StafordTeacher('egon',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

对应着，StanfordTeacher类中的__call__方法也应该做这三件事

六、属性查找

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StanfordTeacher继承对象Foo，对象Foo继承对象Bar，对象Bar继承对象object

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
    n=444

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

class Bar(object):
    n=333

class Foo(Bar):
    n=222

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

    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)


print(StanfordTeacher.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StanfordTeacher->Foo->Bar->object->Mymeta->type

　　

StanfordTeacher ——> Foo ------>Bar------->object------>Mymeta 

     先对象层                                                                     再元类层

class Mymeta(type): 
    n=444

    def __call__(self, *args, **kwargs): #self=<class '__main__.StanfordTeacher'>
        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 StanfordTeacher(Foo,metaclass=Mymeta):
    n=111

    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)


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


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

　总结，Mymeta下的__call__里的self.__new__在StanfordTeacher、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__

class Mymeta(type): 
    n=444

    def __call__(self, *args, **kwargs): #self=<class '__main__.StanfordTeacher'>
        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 StanfordTeacher(Foo,metaclass=Mymeta):
    n=111

    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)


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


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