python 通过元类控制类的创建

2023-01-30 18:51:46

一、python中如何创建类？

1. 直接定义类

class A:
　　 a = 'a'

2. 通过type对象创建

在python中一切都是对象

在上面这张图中，A是我们平常在python中写的类，它可以创建一个对象a。其实A这个类也是一个对象，它是type类的对象，可以说type类是用来创建类对象的类，我们平常写的类都是type类创建的对象，再由创建的对象再去创建我们平常使用的对象，我们可以看看type的官方文档

type(object_or_name, bases, dict)
type(object) -> the object's type
type(name, bases, dict) -> a new type

type有另一种用法type(name, bases, dict)来创建类中，name是这个类的名字，bases是这个类的基类（是一个元组），dict是这个类的属性（是一个字典），我们通过type实现上面的例子中A类的创建

A = type('A', (), {'a': 'a'})

二、什么是元类编程？

我们已经知道，类也是对象，那么我们在创建类的时候，可不可以控制类的创建过程？当然是可以的，这就是元类编程。

三、如何实现元类编程？

1. 在要定义的类中使用new方法

class A:

    def __new__(cls, *args, **kwargs):

        cls.a = 'a'

        return super().__new__(cls, *args, **kwargs)

这样就实现了创建A类的时候，添加了一个类属性a（注意的是，__new__方法要返回一个创建的对象，当然，我们也可以返回其他东西；另一个注意点是__new__方法要在实例化的时候才会运行，所以，类属性a必须是在A实例化后才会出现）

2. 使用metaclass关键字，使用metaclass关键字的时候，我们要定义一个type类

class B(type):

    def __init__(self, *args, **kwargs):

        self.a = 'a'

        super().__init__(*args, **kwargs)

class A(metaclass=B):

    pass

我们定义了一个B类继承type，在A类创建的时候传递关键字metaclass=B，就会执行B类种的代码，控制A类的创建，这个例子也是为A类添加了一个类属性a。我们还可以在B类中使用__init__，__call__方法。

四、python中元类编程执行的顺序

class MetaClass(type):

    # 定义A类的时候就会调用

    def __init__(self, *args, **kwargs):

        print('MetaClass __init__')

        super().__init__(*args, **kwargs)

    # 定义A类的时候，就会调用

    def __new__(cls, *args, **kwargs):

        print('MetaClass __new__')

        # *args 里面包含了创建A类的参数

        return super().__new__(cls, *args, **kwargs)

    # A实例化的时候才会去调用call

    def __call__(self, *args, **kwargs):

        print('MetaClass __call__')

        # 这儿其实是去调用A类需要实例化的所有方法

        return super().__call__(*args, **kwargs)

class A(metaclass=MetaClass):

    def __init__(self):

        print('A __init__')

    def __new__(cls, *args, **kwargs):

        print('A __new__')

        return super().__new__(cls, *args, **kwargs)

a = A()

# 输出

MetaClass __new__

MetaClass __init__

MetaClass __call__

A __new__

A __init__

五、总结

使用元类编程可以让我们在创建类的时候，给类添加一些额外的信息。但元类编程是python中难以理解的地方之一，而且工作中，大部分时候都是不会用到的，我们普通的类定义方式就可以解决问题了，若果说有99%的时候你需要控制创建类的过程，那就使用元类编程吧。

理解元类，大家可以参考这篇文章 what are metaclass in python?

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