元类

元类

一切源自一句话:python中一切皆对象.

class StanfordTeacher(object):
    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)

所有对象都是实例化或者说调用类而得到的(调用类的过程为类的实例化),比如对象t1是调用类StanfordTeacher得到的

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

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StanfordTeacher必然也是调用了一个类得到的,这个类称为元类

于是我们可以推导出====>产生StanfordTeacher的过程一定发生了:StanfordTeacher=元类(...)

print(type(StanfordTeacher)) # 结果为<class 'type'>，证明是调用了type这个元类而产生的StanfordTeacher，即默认的元类为type

class关键字创建类的流程分析

上文我们基于python中一切皆为对象的概念分析出: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关键字在帮我们创建类是,必然帮我们调用了元类StanfordTeacher = type(...),那调用type时传入的参数是什么?

必然是类的关键组成部分,一个类有三大组成部分,分别是

1,类名class_name = 'StanfordTeacher '

2,基类们class_bases = (object)

3,类的名称空间class_bases = (object)

4,调用type时会依次传入以上三个参数

StanfordTeacher = type(class_name,class_bases,class_dic)

# 1、先拿到一个类名
class_name = "StanfordTeacher"

# 2、然后拿到类的父类
class_bases = (object,)

# 3、再运行类体代码，将产生的名字放到名称空间中
class_dic = {}
class_body = """
school = 'oldboy'

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

def say(self):
    print('%s says welcome to the oldboy to learn Python' % self.name)
"""
exec(class_body,{},class_dic)
# print(class_dic)

# 4、调用元类（传入类的三大要素：类名、基类、类的名称空间）得到一个元类的对象，然后将元类的对象赋值给变量名StanfordTeacher ,StanfordTeacher 就是我们用class自定义的那个类
StanfordTeacher  = type(class_name,class_bases,class_dic)

exec的用法

#exec：三个参数

#参数一：包含一系列python代码的字符串

#参数二：全局作用域（字典形式），如果不指定，默认为globals()

#参数三：局部作用域（字典形式），如果不指定，默认为locals()

#可以把exec命令的执行当成是一个函数的执行，会将执行期间产生的名字存放于局部名称空间中
g={
    'x':1,
    'y':2
}
l={}

exec('''
global x,z
x=100
z=200

m=300
''',g,l)

print(g) #{'x': 100, 'y': 2,'z':200,......}
print(l) #{'m': 300}

自定义元类控制类的OldboyTeacher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):  # 只有继承了type类的类才是自定义的元类
    pass


class OldboyTeacher(object, metaclass=Mymeta):
    school = 'oldboy'

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

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


# 1、先拿到一个类名:"OldboyTeacher"
# 2、然后拿到类的父类:(object,)
# 3、再运行类体代码，将产生的名字放到名称空间中{...}
# 4、调用元类（传入类的三大要素：类名、基类、类的名称空间）得到一个元类的对象，然后将元类的对象赋值给变量名OldboyTeacher,oldboyTeacher就是我们用class自定义的那个类
OldboyTeacher = Mymeta("OldboyTeacher",(object,),{...})

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

调用Mymeta会先产生一个空对象,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.

import re


class Mymeta(type):  # 只有继承了type类的类才是自定义的元类
    def __init__(self, class_name, class_bases, class_dic):
        # print(self)  # 类<class '__main__.OldboyTeacher'>
        # print(class_name)
        # print(class_bases)
        # print(class_dic)

        if not re.match("[A-Z]", class_name):
            raise BaseException("类名必须用驼峰体")

        if len(class_bases) == 0:
            raise BaseException("至少继承一个父类")

        # print("文档注释：",class_dic.get('__doc__'))
        doc=class_dic.get('__doc__')

        if not (doc and len(doc.strip()) > 0):
            raise BaseException("必须要有文件注释，并且注释内容不为空")

# OldboyTeacher = Mymeta("OldboyTeacher",(object,),{...})
class OldboyTeacher(object,metaclass=Mymeta):
    """
    adsaf
    """

    school = 'oldboy'

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

    def say(self):
        print('%s says welcome

自定义元类控制类的OldboyTeacher的调用

储备知识:call

import re


class Mymeta(type):  # 只有继承了type类的类才是自定义的元类
    def __init__(self, class_name, class_bases, class_dic):
        # print(self)  # 类<class '__main__.OldboyTeacher'>
        # print(class_name)
        # print(class_bases)
        # print(class_dic)

        if not re.match("[A-Z]", class_name):
            raise BaseException("类名必须用驼峰体")

        if len(class_bases) == 0:
            raise BaseException("至少继承一个父类")

        # print("文档注释：",class_dic.get('__doc__'))
        doc = class_dic.get('__doc__')

        if not (doc and len(doc.strip()) > 0):
            raise BaseException("必须要有文件注释，并且注释内容不为空")

    # res = OldboyTeacher('egon',18)
    def __call__(self, *args, **kwargs):
        # 1、先创建一个老师的空对象
        tea_obj = object.__new__(self)
        # 2、调用老师类内的__init__函数，然后将老师的空对象连同括号内的参数的参数一同传给__init__
        self.__init__(tea_obj, *args, **kwargs)
        tea_obj.__dict__ = {"_%s__%s" %(self.__name__,k): v for k, v in tea_obj.__dict__.items()}

        # 3、将初始化好的老师对象赋值给变量名res
        return tea_obj


# OldboyTeacher = Mymeta("OldboyTeacher",(object,),{...})
class OldboyTeacher(object, metaclass=Mymeta):
    """
    adsaf
    """

    school = 'oldboy'

    #            tea_obj,'egon',18
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name  # tea_obj.name='egon'
        self.age = age  # tea_obj.age=18

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


res = OldboyTeacher('egon', 18)
print(res.__dict__)
# print(res.name)
# print(res.age)
# print(res.say)

# 调用OldboyTeacher类做的事情：
# 1、先创建一个老师的空对象
# 2、调用老师类内的__init__方法，然后将老师的空对象连同括号内的参数的参数一同传给__init__
# 3、将初始化好的老师对象赋值给变量名res

单例模式

单例模式是一种常用的软件设计模式,该模式的主要目的是确保某一个类只有一个实例存在.无论调用多少次产生的实例对象,都是指向同一个内存地址,仅仅只有一个实例(只有一个对象)

1,使用模块

python的模块就是单例模式,因为模块在第一次导入时,会产生.pyc文件,当第二次导入时,就会直接加载.pyc文件,而不会再次执行模块代码,因此,我们只需把相关的函数和数据定义在一个模块中,就可获得一个单例对象

2,通过元类

import settings


class Mymeta(type):
    __instance = None
    def __init__(self,class_name,class_bases,class_dic):
        self.__instance=object.__new__(self)  # Mysql类的对象
        self.__init__(self.__instance,settings.IP,settings.PORT)

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        if args or kwargs:
            obj = object.__new__(self)
            self.__init__(obj, *args, **kwargs)
            return obj
        else:
            return self.__instance

# MySQL=Mymeta(...)
class MySQL(metaclass=Mymeta):
    def __init__(self, ip, port):
        self.ip = ip
        self.port = port
        
        
obj3 = MySQL()
obj4 = MySQL()

print(obj3 is obj4)
# 原理：类定义时会调用元类下的__init__，类调用(实例化对象)时会触发元类下的__call__方法
# 类定义时，给类新增一个空的数据属性，
# 第一次实例化时，实例化之后就将这个对象赋值给类的数据属性；第二次再实例化时，直接返回类的这个数据属性

通过绑定方法classmethod

import settings


class MySQL:
    __instance = None #记录实例化对象

    def __init__(self, ip, port):
        self.ip = ip
        self.port = port

    @classmethod
    def singleton(cls):
        if cls.__instance:
            return cls.__instance
        cls.__instance = cls(settings.IP, settings.PORT)
        return cls.__instance



obj3 = MySQL.singleton()
print(obj3)

obj4 = MySQL.singleton()
print(obj4)

通过装饰器

import settings

def outter(func):  # func = MySQl类的内存地址
    _instance = func(settings.IP,settings.PORT)
    def wrapper(*args,**kwargs):
        if args or kwargs:
            res=func(*args,**kwargs)
            return res
        else:
            return _instance
    return wrapper

@outter  # MySQL=outter(MySQl类的内存地址)  # MySQL=》wrapper
class MySQL:
    def __init__(self, ip, port):
        self.ip = ip
        self.port = port


# obj1 = MySQL("1.1.1.1", 3306)
# obj2 = MySQL("1.1.1.2", 3306)
# print(obj1)
# print(obj2)

obj3 = MySQL()
obj4 = MySQL()
print(obj3 is obj4)

属性查找

class Mymeta(type):
    n=444

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


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 OldboyTeacher(Foo,metaclass=Mymeta):
    # n=111

    school='oldboy'

    def __init__(self,name,age):
        # self.n=0
        self.name=name
        self.age=age

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


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


# obj=OldboyTeacher('egon',18)
# print(obj.n)

print(OldboyTeacher.n)

总结:

Myneta下的__call__里的self.new__在OldboyTeacher,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__,也一定会在object中找到一个,根本不会,也根本没必要再去找元类Mymeta=>type中查找__new__