Python 中最黑魔法、最難懂的概念

大家好，我是老胡

最近在看一個(gè)開(kāi)源框架的源碼，其中大量使用了 metaclass 方法。這個(gè)概念非常抽象，本文我就以一個(gè)有趣實(shí)例，用更簡(jiǎn)潔和通暢的方式來(lái)理解它。

元類 ( metaclass )應(yīng)該是 Python 中最黑魔法、最難懂的概念之一，它提供了創(chuàng)造新類型的能力，為程序設(shè)計(jì)帶來(lái)更多可能性。不少功能強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)框架，內(nèi)部實(shí)現(xiàn)離不開(kāi) metaclass 的魔法。

Class

面向?qū)ο缶幊套钪匾母拍罹褪穷悾–lass）和實(shí)例（Instance），我們先來(lái)創(chuàng)建一個(gè) Lxs 的類，它有兩個(gè)基本功 sing 和 dance ，lxs 是這個(gè)類的實(shí)例：

class Lxs(object): 
    def __init__(self, name, duration):
        self.name = name
        self.duration = duration
        print('%s practiced %s years' % (self.name, self.duration))
    def sing(self):
        print('%s good at singing' % self.name)

    def dance(self):
        print('%s good at dancing' % self.name)

lxs = Lxs('laohu',1.5)
lxs.sing()
lxs.dance()

練習(xí)時(shí)常1年半的老胡擅長(zhǎng)唱和跳
恩，針不戳!

laohu practiced 1.5 years
laohu good at singing
laohu good at dancing

再來(lái)用__class__屬性或type()看看 Lxs 和 lxs 分別是誰(shuí)創(chuàng)建的

print(lxs.__class__)
print(Lxs.__class__)

lxs 是 Lxs 的實(shí)例，它創(chuàng)建自 Lxs ，這很容易理解。

我們 Lxs 類是 type 創(chuàng)建的？

<class '__main__.Lxs'>
<class 'type'>

一切對(duì)象都來(lái)自 type

先說(shuō)結(jié)論：type 可以動(dòng)態(tài)創(chuàng)建 類（class） ,對(duì)象是類（class）的實(shí)例，類（class）也是對(duì)象，是 type 的實(shí)例。type 為對(duì)象的頂點(diǎn)，所有對(duì)象都創(chuàng)建自 type 。

當(dāng)使用 type 創(chuàng)建 class 時(shí)，其用法如下：

class = type(classname, superclasses, attributedict)
'''
classname：類名
superclasses：類的繼承關(guān)系，用元組表示
attributedict:表示各種屬性、方法,用字典表示
'''

繼續(xù)上例，先定義__init__,sing 和 dance ,然后用 type 可以創(chuàng)建和上面完全一樣的類：

Lxs = type('Lxs', (object,), dict( __init__= __init__,sing=sing,dance=dance))
lxs = Lxs('laohu',1)
lxs.sing()
print(lxs.__class__)
print(Lxs.__class__)

這里不得不提一下__call__這個(gè)屬性
此方法會(huì)在實(shí)例作為一個(gè)函數(shù)被“調(diào)用”時(shí)被調(diào)用
這里等號(hào)右邊的type(classname, superclasses, attributedict)，就是 type 的__call__運(yùn)算符重載，它會(huì)進(jìn)一步調(diào)用：

type.__new__(typeclass, classname, superclasses, attributedict)
type.__init__(class, classname, superclasses, attributedict)
# 這一部分我們以后有空再細(xì)品

總結(jié)一下：type 實(shí)際上是 Python 創(chuàng)建所有 class 的 metaclass。

metaclass

除了使用type()動(dòng)態(tài)創(chuàng)建類以外，要控制類的創(chuàng)建行為，還可以使用metaclass。

先定義metaclass，就可以創(chuàng)建類，最后創(chuàng)建實(shí)例。

一句話：metaclass 是 type 的子類，是類的模板

metaclass 的主要目的是在 class 被創(chuàng)建的時(shí)候?qū)ι傻?class 進(jìn)行自動(dòng)的動(dòng)態(tài)修改。

舉個(gè)例子：像老胡就只會(huì) sing 和 dance，有人還會(huì)rap,有人會(huì)說(shuō)相聲，我們定義很多的 class ，有一天，一個(gè)男人橫空出世，他會(huì)打籃球！然后，所有的練習(xí)生也都學(xué)會(huì)了籃球，這可怎么修改？

metaclass 就可以施展魔法了

class LxsMetaclass(type):
    def __new__(cls, cls_name, bases, attrs):
        def basketball(self):
            print('%s good at basketball' % self.name)
        attrs['basketball'] = basketball
        return super(LxsMetaclass, cls).__new__(cls, cls_name, bases, attrs)

它指示Python解釋器在創(chuàng)建 LxsMetaclass 時(shí)，要通過(guò)LxsMetaclass.new()來(lái)創(chuàng)建，在此，我們可以修改類的定義，比如，加上新的方法basketball（），然后，返回修改后的定義。

我們用 LxsMetaclass 這個(gè)模板創(chuàng)建類：

class Cxk(object, metaclass=LxsMetaclass):
    def __init__(self, name, duration):
        self.name = name
        self.duration = duration
        print('%s practiced %s years' % (self.name, self.duration))
    
    def sing(self):
        print('%s good at singing' % self.name)
    
    def dance(self):
        print('%s good at  dancing' % self.name)
    
    def rap(self):
        print('%s good at  rap' % self.name)

    
cxk = Cxk('cxk',2.5)
cxk.basketball()

運(yùn)行結(jié)果如下，秀？

cxk practiced 2.5 years
cxk good at basketball

不過(guò)metaclass的作用肯定不限于此，舉個(gè)例子，也算是個(gè)思考題，大家品一品。

比如 laohu 化身 xck 的粉絲,打著學(xué)籃球的幌子學(xué) sing、dance和rap  ：

class Funs(Cxk):
    def basketball(self):
        print('%s good at  singing&dancing&rap' % self.name)


fans = Funs('laohu',0.5)
fans.basketball()

運(yùn)行結(jié)果會(huì)是什么呢？

laohu practiced 0.5 years
laohu good at basketball

laohu 真的就只學(xué)會(huì)了籃球。。。

這是為何呢？且聽(tīng)下回分解。

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