python中metaclass原理与用法详解
本文实例讲述了python中metaclass原理与用法。分享给大家供大家参考，具体如下：
什么是 metaclass.
metaclass (元类)就是用来创建类的类。在前面一篇文章《python动态创建类》里我们提到过，可以用如下的一个观点来理解什么是metaclass:
MyClass = MetaClass() MyObject = MyClass()
metaclass是python 里面的编程魔法
同时在前面一篇《python动态创建类》文章里描述动态创建class 的时候介绍了type,他允许你用如下的方法创建一个类:
MyClass = type('MyClass', (), {})
其根本原因就在于 type 就是一个 metaclass, python利用type在后面创建各种各样的类。搞不明白的是，为什么是 "type" 而不是 "Type",可能考虑到 str 是用来创建字符串的，int 是用来 创建整形对象，所以type 用来创建 class object的，都用小写好了。
在python中的任何东西都是对象。包括int,str,function,class等。他们都是从一个class 创建的，我们可以通过查看 __class__ 属性来检查.
>>> age = 35 >>> age.__class__ <type 'int'> >>> name = 'bob' >>> name.__class__ <type 'str'> >>> def foo(): pass >>> foo.__class__ <type 'function'> >>> class Bar(object): pass >>> b = Bar() >>> b.__class__ <class '__main__.Bar'>
检查__class__属性
>>> a.__class__.__class__ <type 'type'> >>> age.__class__.__class__ <type 'type'> >>> foo.__class__.__class__ <type 'type'> >>> b.__class__.__class__ <type 'type'>
发现什么了，结果都是 "type", 其实 type 就是python内置的一个metaclass.当然，你可以创建自己的metaclass. 这里有一个很重要的属性:
__metaclass__ 属性
当你在写一个class的时候，你可以加入__metaclass__属性.
class Foo(object): __metaclass__ = something... [...]
如果你这么做了，那么python 将调用 metaclass 去创建 Foo class, 感觉是不是让你有点困惑呢。
python 将在你的class定义中查找__metaclass__,如果找到，就会用这个metaclass去创建Foo class,如果没有找到，就会用 type 去创建class.如果上篇文章提到的一样.所以，当你
class Foo(Bar): pass
pyton 将会如下去解析：是否有__metaclass__ 在Foo 里面，如果是的，则用metaclass 去创建一个名字为 ”Foo" 的class object. 如果没有找到，则看其基类Bar里面是否有__metaclass__,如果基类没有，则看所在的module 层是否有__metaclass__,如果都没有的话，则调用 type 去创建这个类。
现在的问题是，__metaclass__ 里面到底能做什么？结论是：能创建一个class的东西。什么能创建一个class, 其实就是 type,或者type 的子类（subclass）。
自定义 metaclass
metaclass的主要目的就是在创建类的时候，做一些自动的改变。比如，打个不恰当的比方，我们打算将一个module里所有类的属性都变成大写的。其中一种处理办法就是用 __metaclass__(申明在module上).
我们打算利用 metaclass 把所有的属性变成大写的。__metaclass__并不一定要求是一个class, 是一个可以调用的方法也是可以的。我们就从一个简单的例子看起
def upper_attr(future_class_name, future_class_parents, future_class_attr):
"""
Return a class object, with the list of its attribute turned
into uppercase. """
# pick up any attribute that doesn't start with '__'
attrs = ((name, value) for name, value in future_class_attr.items() if not name.startswith('__'))
# turn them into uppercase
uppercase_attr = dict((name.upper(), value) for name, value in attrs)
# let `type` do the class creation
return type(future_class_name, future_class_parents, uppercase_attr)
__metaclass__ = upper_attr # this will affect all classes in the module
class Foo(): # global __metaclass__ won't work with "object" though
# but we can define __metaclass__ here instead to affect only this class
# and this will work with "object" childrend
bar = 'bip'
print hasattr(Foo, 'bar')
# Out: False
print hasattr(Foo, 'BAR')
# Out: True
f = Foo()
print f.BAR
# Out: 'bip'
现在用一个类来处理
# remember that `type` is actually a class like `str` and `int`
# so you can inherit from it
class UpperAttrMetaclass(type):
# __new__ is the method called before __init__
# it's the method that creates the object and returns it
# while __init__ just initializes the object passed as parameter
# you rarely use __new__, except when you want to control how the object
# is created.
# here the created object is the class, and we want to customize it
# so we override __new__
# you can do some stuff in __init__ too if you wish
# some advanced use involves overriding __call__ as well, but we won't
# see this
def __new__(upperattr_metaclass, future_class_name,
future_class_parents, future_class_attr):
attrs = ((name, value) for name, value in future_class_attr.items() if not name.startswith('__'))
uppercase_attr = dict((name.upper(), value) for name, value in attrs)
return type(future_class_name, future_class_parents, uppercase_attr)
显然这不是很oop的做法，直接调用了type方法，而不是调用父类的__new__方法，下面这么做：
class UpperAttrMetaclass(type):
def __new__(upperattr_metaclass, future_class_name,
future_class_parents, future_class_attr):
attrs = ((name, value) for name, value in future_class_attr.items() if not name.startswith('__'))
uppercase_attr = dict((name.upper(), value) for name, value in attrs)
# reuse the type.__new__ method
# this is basic OOP, nothing magic in there
return type.__new__(upperattr_metaclass, future_class_name,
future_class_parents, uppercase_attr)
你可能注意到 upperattr_metaclass ,这其实就相于self,普通类方法里的self.一个更通用的方法如下：
class UpperAttrMetaclass(type):
def __new__(cls, name, bases, dct):
attrs = ((name, value) for name, value in dct.items() if not name.startswith('__'))
uppercase_attr = dict((name.upper(), value) for name, value in attrs)
return super(UpperAttrMetaclass, cls).__new__(cls, name, bases, uppercase_attr)
通过上面的例子可以了解metaclass了，也了解了在__init__方法，__new__方法里去做一个hook.当然还可以在__call__里面做文章，但更多的人喜欢在__init__里面修改 。
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希望本文所述对大家Python程序设计有所帮助。