元类，exec（）用法，自定义元类控制子类的创建 —call—用法，属性查找顺序，单例模式

一花一世界，一叶一菩提

元类

1.什么是元类？：

一切源自于一句话：python中一切皆为对象。

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)

所有的对象都是实例化或者说调用类而得到的（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

#  调用OldboyTeacher类=》对象obj
#  调用元类=》OldboyTeacher类

#我们查看一下这个OldboyTeacher的类名叫什么
print(type(OldboyTeacher))

结论：默认的元类是type，默认情况下我们用class关键字定义的类都是由type产生的

2.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时，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呢？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_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

综上，class关键字帮我们创建一个类应该细分为以下四个过程

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}

3.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):  # 只有继承了type类的类才是自定义的元类
    pass
class OldboyTeacher(object, metaclass=Mymeta):#用metaclass去指定元类
    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)

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,即StanfordTeacher=Mymeta(‘StanfordTeacher’,(object),{…})，调用Mymeta会先产生一个空对象StanfordTeacher，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，于是我们可以

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)  #(<class 'object'>,)
        # 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 to the oldboy to learn Python' % self.name)

4. ——call——

class Foo:
    def __call__(self, *args, **kwargs):
        print(self)
        print(args)
        print(kwargs)
obj=Foo()
#1、要想让obj这个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__call__方法，该方法会在调用对象时自动触发
#2、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)

由上例得知，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StanfordTeacher这个对象的类中也必然存在一个call方法

默认地，调用res=StanfordTeacher(‘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

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):
        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)
        # 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)

尝试看是否可以调用了：

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

结果：

egon
18
<bound method OldboyTeacher.say of <__main__.OldboyTeacher object at 0x000001FBDC4810A0>>

5.属性查找：

• 结合python继承的实现原理+元类重新看属性的查找应该是什么样子呢？？？

• 在学习完元类后，其实我们用class自定义的类也全都是对象（包括object类本身也是元类type的 一个实例，可以用type(object)查看），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

先上图看看：

上代码：(请仔细想清楚。)

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

查找顺序：

#查找顺序：
#1、先对象层：StanfordTeacher->Foo->Bar->object
#2、然后元类层：Mymeta->type

单例模式

什么单例模式：

• 单例：即单个实例，指的是同一个类实例化多次的结果指向同一个对象，用于节省内存空间

下面我们介绍一下单例模式的三种方法：

# 六：单例模式
# 实现方式1：classmethod
#方式一：
import settings
class MySQL():
    __instance=None
    def __init__(self, ip, port):
        self.ip = ip
        self.port = port

    @classmethod #绑定给类调用
    def singleton(cls):
        if cls.__instance:
            return cls.__instance
        cls.__instance = cls(settings.IP, settings.PORT)
        return cls.__instance

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

obj3 = MySQL.singleton() #调用singleton
print(obj3)

obj4 = MySQL.singleton()
print(obj4)



# 方式2：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


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

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



# 方式3：装饰器
import settings

def outter(func):  # func = MySQl类的内存地址
    _instance = func(settings.IP,settings.PORT) #先执行这一行代码产生一个
    def wrapper(*args,**kwargs):
        if args or kwargs:  #再观察是否满足这个有值的条件
            res=func(*args,**kwargs)
            return res
        else:  #如果不满足我们就默认他是需要进行单利。直接把最上面代码运行所生成的_instance 返回出来。
            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)

作业：

1.在元类中控制以驼峰体形式命名类名：

2.在元类中控制必须继承一个父类：

3.在元类中控制必须要有文件注释，且注释内容不可为空：

4.数据私有化

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):
        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")
        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):#  数据私有化
        # 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   #注释
    """
    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__)