python 面向对象十二 元类

一、类也是对象

只要使用关键字class，Python解释器在执行的时候就会创建一个对象。下面的代码段：

class ObjectCreator(object):
    pass

将在内存中创建一个对象，名字就是ObjectCreator。这个对象（类）自身拥有创建对象（类实例）的能力。

它的本质仍然是一个对象，于是乎你可以对它做如下的操作：

1)   你可以将它赋值给一个变量

2)   你可以拷贝它

3)   你可以为它增加属性

4)   你可以将它作为函数参数进行传递

>>> class ObjectCreator(object):
...     pass
... 
>>> print(ObjectCreator)    # 可以打印，因为也是个对象
<class '__console__.ObjectCreator'>
>>> print(type(ObjectCreator))
<class 'type'>
>>> def echo(o):
...     print(o)
... 
>>> echo(ObjectCreator)     # 当做参数
<class '__console__.ObjectCreator'>
>>> hasattr(ObjectCreator, 'new_attribute') 
False
>>> ObjectCreator.new_attribute = 'foo'    # 增加属性
>>> hasattr(ObjectCreator, 'new_attribute')
True
>>> ObjectCreator.new_attribute
'foo'
>>> ObjectCreatorMirror = ObjectCreator    # 赋值给变量
>>> ObjectCreatorMirror()
<__console__.ObjectCreator object at 0x0000000002CB38D0>

二、使用type动态创建类

type可以接受一个类的描述作为参数，然后返回一个类。type(类名, 父类的元组（针对继承的情况，可以为空），包含属性的字典（名称和值））

>>> MyShinyClass = type('MyShinyClass', (), {})
>>> MyShinyClass
<class '__console__.MyShinyClass'>
>>> MyShinyClass()
<__console__.MyShinyClass object at 0x0000000002CB3978>

>>> MyShiny = type('MyShinyClass', (), {})
>>> MyShiny
<class '__console__.MyShinyClass'>
>>> MyShinyClass
<class '__console__.MyShinyClass'>

>>> Foo = type('Foo', (), {'bar': True})
>>> Foo.bar
True
>>> f = Foo()
>>> f.bar
True

>>> FooChild=type('FooChild', (Foo,),{})
>>> FooChild
<class '__console__.FooChild'>
>>> FooChild.bar
True

>>> def echo_bar(self):
…       print(self.bar)
…
>>> FooChild = type('FooChild', (Foo,), {'echo_bar': echo_bar})
>>> hasattr(Foo, 'echo_bar')
False
>>> hasattr(FooChild, 'echo_bar')
True
>>> my_foo = FooChild()
>>> my_foo.echo_bar()
True

三、元类

元类就是用来创建类的“东西”。元类创建类对象，类对象创建实例对象。

type可以动态创建类，是因为函数type实际上是一个元类。type就是Python在背后用来创建所有类的元类。

四、metaclass 

在用 class 语句自定义类时，默认 metaclass 是 type，我们也可以指定 metaclass 来创建类。 

五、自定义元类

元类的主要目的就是为了当创建类时能够自动地改变类。通常，你会为API做这样的事情，你希望可以创建符合当前上下文的类。假想一个很傻的例子，你决定在你的模块里所有的类的属性都应该是大写形式。

class UpperAttrMetaclass(type):

    def __new__(cls, name, bases, dct):
        print(name, bases, dct)
        attrs = ((name, value)
                 for name, value in dct.items() if not name.startswith('__'))
        uppercase_attr = dict((name.upper(), value) for name, value in attrs)
        return super(UpperAttrMetaclass,
                     cls).__new__(cls, name, bases, uppercase_attr)


class Foo(object, metaclass=UpperAttrMetaclass):
    bar = 'bip'


print(hasattr(Foo, 'bar'))
# 输出: False
print(hasattr(Foo, 'BAR'))
# 输出:True

f = Foo()
print(f.BAR)
# 输出:'bip'

sensitive_words_list = ['asshole', 'fuck', 'shit']


def detect_sensitive_words(st):
    '''检测敏感词汇'''
    words_detected = list(filter(
        lambda word: word in st.lower(), sensitive_words_list))
    if words_detected:
        raise NameError('Sensitive words {0} detected in the string "{1}".'
                        .format(', '.join(map(lambda s: '"%s"' % s,
                                              words_detected)), st)
                        )


class CleanerMeta(type):

    def __new__(cls, class_name, bases, attrs):
        detect_sensitive_words(class_name)  # 检查类名

        map(detect_sensitive_words, attrs.keys())  # 检查属性名

        print("Well done! You are a polite coder!")  # 如无异常，输出祝贺消息

        return super(CleanerMeta, cls).__new__(cls, class_name, bases, attrs)
        # 重要！这行一定不能漏！！这回调用内建的类构造器来构造类，否则定义好的类将会变成 None


class APIBase(object, metaclass=CleanerMeta):

    pass


a = APIBase()
print(a.__class__)
print(a.__class__.__class__)
print(a.__class__.__class__.__class__)

输出：

Well done! You are a polite coder!
<class '__main__.APIBase'>
<class '__main__.CleanerMeta'>
<class 'type'>