浅析 Python 的 metaclass

2014-11-24 10:31:28 · 作者: · 浏览: 0

注: 这是目前为止我看见的介绍 Python 的 metaclass 最为详细的文章,看完之后就可以即学即用!好东西不独享,特转载!


分享下自己对python的metaclass的知识。


一 你可以从这里获取什么?


1. 也许你在阅读别人的代码的时候碰到过metaclass,那你可以参考这里的介绍。


2. 或许你需要设计一些底层的库,也许metaclass能帮你简化你的设计(也有可能复杂化:)


3. 也许你在了解metaclass的相关知识之后,你对python的类的一些机制会更了解。


4. more......


二 metaclass的作用是什么?(感性认识)


metaclass能有什么用处,先来个感性的认识:


1. 你可以自由的、动态的修改/增加/删除 类的或者实例中的方法或者属性


2. 批量的对某些方法使用decorator,而不需要每次都在方法的上面加入@decorator_func


3. 当引入第三方库的时候,如果该库某些类需要patch的时候可以用metaclass


4. 可以用于序列化(参见yaml这个库的实现,我没怎么仔细看)


5. 提供接口注册,接口格式检查等


6. 自动委托(auto delegate)


7. more...


三 metaclass的相关知识


1. what is metaclass


1.1 在wiki上面,metaclass是这样定义的:In object-oriented programming,


a metaclass is a class whose instances are classes.


Just as an ordinary class defines the behavior of certain objects,


a metaclass defines the behavior of certain classes and their instances.


也就是说metaclass的实例化结果是类,而class实例化的结果是instance。我是这么理解的:


metaclass是类似创建类的模板,所有的类都是通过他来create的(调用__new__),这使得你可以自由的控制


创建类的那个过程,实现你所需要的功能。


1.2 metaclass基础


* 一般情况下, 如果你要用类来实现metaclass的话,该类需要继承于type,而且通常会重写type的__new__方法来控制创建过程。


当然你也可以用函数的方式(下文会讲)


* 在metaclass里面定义的方法会成为类的方法,可以直接通过类名来调用


2. 如何使用metaclass


2.1 用类的形式


2.1.1 类继承于type, 例如: class Meta(type):pass


2.1.2 将需要使用metaclass来构建class的类的__metaclass__属性(不需要显示声明,直接有的了)赋值为Meta(继承于type的类)


2.2 用函数的形式


2.2.1 构建一个函数,例如叫metaclass_new, 需要3个参数:name, bases, attrs,


name: 类的名字


bases: 基类,通常是tuple类型


attrs: dict类型,就是类的属性或者函数


2.2.2 将需要使用metaclass来构建class的类的__metaclass__属性(不需要显示声明,直接有的了)赋值为函数metaclas_new


3 metaclass 原理


3.1 basic


metaclass的原理其实是这样的:当定义好类之后,创建类的时候其实是调用了type的__new__方法为这个类分配内存空间,创建


好了之后再调用type的__init__方法初始化(做一些赋值等)。所以metaclass的所有magic其实就在于这个__new__方法里面了。


说说这个方法:__new__(cls, name, bases, attrs)


cls: 将要创建的类,类似与self,但是self指向的是instance,而这里cls指向的是class


name: 类的名字,也就是我们通常用类名.__name__获取的。


bases: 基类


attrs: 属性的dict。dict的内容可以是变量(类属性),也可以是函数(类方法)。


所以在创建类的过程,我们可以在这个函数里面修改name,bases,attrs的值来自由的达到我们的功能。这里常用的配合方法是


getattr和setattr(just an advice)


3.2 查找顺序


再说说关于__metaclass__这个属性。这个属性的说明是这样的:


This variable can be any callable accepting arguments for name, bases, and dict. Upon class creation, the callable is used instead of the built-in type(). New in version 2.2.(所以有了上面介绍的分别用类或者函数的方法)


The appropriate metaclass is determined by the following precedence rules:


If dict['__metaclass__'] exists, it is used.


Otherwise, if there is at least one base class, its metaclass is used (this looks for a __class__ attribute first and if not found, uses its type).


Otherwise, if a global variable named __metaclass__ exists, it is used.


Otherwise, the old-style, classic metaclass (types.ClassType) is used.


这个查找顺序也比较好懂,而且利用这个顺序的话,如果是old-style类的话,可以在某个需要的模块里面指定全局变量


__metaclass__ = type就能把所有的old-style 变成 new-style的类了。(这是其中一种trick)