python 通过元类控制类的创建

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?