一、概述
Python雖然是多范式的編程語言,但它的數(shù)據(jù)模型卻是 純面向?qū)ο?/strong> 的。與那些僅在語法層面聲稱純OO的編程語言(如Java)相比,Python的這種純粹性更加深入骨髓。
在Python的世界里,一切皆為對象:數(shù)值、序列、字典、函數(shù)、模塊、文件、類、類實(shí)例 等等,無一例外(參考 Data model)。其中,“類也是對象” 的概念最讓人匪夷所思,這完全超越了傳統(tǒng)的OO思想。
元類(metaclass)是Python 2.2中引入的概念,利用元類可以 定制類的創(chuàng)建行為(Customizing class creation)。“元類” 的概念同樣讓人難以理解,然而理解 “元類” 是理解 “類也是對象” 的關(guān)鍵。
二、經(jīng)典闡述
對于元類的理解,目前為止,最經(jīng)典的闡述莫過于Stack Overflow上面的這篇帖子 What is a metaclass in Python?,e-satis 神一般的回復(fù)讓人醍醐灌頂,看完后基本就了然于胸了。
如果覺得看英文比較吃力,這里有一篇中文譯版 深刻理解Python中的元類(metaclass)(注:英文原版最近有更新,但核心內(nèi)容不變)。
三、核心總結(jié)
1、類的創(chuàng)建過程
對于類定義:
class Foo(Base): def say(self): print 'hello'
Python解釋器 執(zhí)行class語句 時,處理步驟如下:
確定元類mcls。元類的查找優(yōu)先級為:
首先查找 類Foo 是否擁有屬性__metaclass__
否則查找 類Foo的父類 是否具有屬性__metaclass__
否則查找 類Foo所在模塊 是否具有全局變量__metaclass__
否則使用默認(rèn)元類(經(jīng)典類:types.ClassType;新式類:type)
使用元類mcls創(chuàng)建類Foo。創(chuàng)建語意等價(jià)于:
def say(self): print 'hello' # 元類的參數(shù):mcls(name, bases, dict) Foo = mcls('Foo', (Base,), {'say': say})
創(chuàng)建成功后,類Foo 是 元類mcls 的 實(shí)例。
綜上:創(chuàng)建類 其實(shí)是一種更高級別的 實(shí)例化過程,本質(zhì)上與 創(chuàng)建類實(shí)例 相似。
實(shí)例化過程 | 類 | 實(shí)例 | 語意形式 |
---|---|---|---|
創(chuàng)建類Foo | 元類mcls | 類Foo | class Foo: pass <=> Foo = mcls('Foo', (), {}) |
創(chuàng)建類實(shí)例foo | 類Foo | 實(shí)例foo | foo = Foo() |
2、元類的使用慣例
原則上,元類可以是:任何接受參數(shù) name, bases, dict 并返回 類 的 可調(diào)用對象(參考 metaclass)。
例如元類可以是 函數(shù):
def metacls_func(name, bases, dict): # do customizing here return type(name, bases, dict)
根據(jù)最佳實(shí)踐指導(dǎo),更好的習(xí)慣是使用 類 作為元類,典型風(fēng)格如下:
class MetaCls(type): def __new__(cls, name, bases, dict): # do customizing here return super(MetaCls, cls).__new__(cls, name, bases, dict)
注意:
元類可以繼承自另一個元類,也可以使用其他元類
除了常用的__new__,還可以借助__init__和__call__來定制被創(chuàng)建的類
四、簡單案例
1、默認(rèn)行為
1)經(jīng)典類(Classic classes)
類Old的三種等價(jià)定義:
class Old: pass class Old: __metaclass__ = types.ClassType Old = types.ClassType('Old', (), {})
類Old是元類types.ClassType的實(shí)例:
>>> isinstance(Old, types.ClassType) True
2)新式類(New-style classes)
類New的三種等價(jià)定義:
class New(object): pass class New: __metaclass__ = type New = type('New', (), {})
類New是元類type的實(shí)例:
>>> isinstance(New, type) True
2、使用元類
為所有類打上作者標(biāo)簽:
class AuthorTag(type): def __new__(cls, name, bases, dict): dict['__author__'] = 'RussellLuo' return super(AuthorTag, cls).__new__(cls, name, bases, dict) class MyBlog: __metaclass__ = AuthorTag class MyGitHub: __metaclass__ = AuthorTag
現(xiàn)在,類MyBlog和類MyGitHub都免費(fèi)獲得了作者簽名:
>>> MyBlog.__author__ 'RussellLuo' >>> MyGitHub.__author__ 'RussellLuo'
五、實(shí)踐為王
請記住上面的簡單案例,如果您想從本文中獲得對Python元類僅有的一點(diǎn)印象。紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行,開始吧。