python if高级用法_Python高级用法总结--元类
type()
动态语言和静态语言最大的不同,就是函数和类的定义,不是编译时定义,而是运行时动态创建的。
比方说我们要定义一个 Hello 的 class ,就写一个hello.py 模块:
class Hello(object):
def hello(self, name='world'):
print('Hello, %s' %name)
当 Python 解释器载入 hello 模块时,就会依次执行该模块的所有语句,执行结果就是动态创建出一个 Hello 的 class 对象,测试如下:
fromhello import Hello
h=Hello()
h.hello() # Hello,world
print(type(Hello)) #print(type(h)) #
type() 函数可以查看一个类型或变量的类型,Hello 是一个class,它的类型就是 type ,而 h 是一个实例,它的类型就是 class Hello。
我们说 class 的定义是运行时动态创建的,而创建 class 的方法就是使用 type() 函数。
type() 函数既可以返回一个对象的类型,又可以创建出新的类型,比如,我们可以通过 type() 函数创建出 Hello 类,而无需通过 class Hello(object) 来定义。
def fn(self, name='world'): # 先定义函数
print('Hello, %s'%name)
Hello= type('Hello', (object,), dict(hello=fn)) # 创建Hello classh=Hello()
h.hello() # Hello, world
print(type(Hello)) #print(type(h)) #
要创建一个 class 对象, type() 函数依次传入3个参数:
class 的名称。
继承的父类集合,注意 Python 支持多重继承,如果只有一个父类,别忘了 tuple 的单元素写法。
class 的方法名称与函数绑定,这里我们把函数 fn 绑定到方法名上。
通过 type() 函数创建的类和直接写 class 是完全一样的,因为Python 解释器遇到 class 定义时,仅仅是扫描一下 class 定义的语法,然后调用 type() 函数创建出 class。
正常情况下,我们都用 class xxx 来定义类,但是, type() 函数也允许我们动态创建出类来,也就是说,动态语言本身支持运行期动态创建类,这和静态语言有非常大的不同,要在静态语言运行期创建类,必须构造源代码字符串再调用编译器,或者借助一些工具生成字节码实现,本质上都是动态编译,非常复杂。
metaclass
除了使用 type() 动态创建类以外,要控制类的创建行为,还可以使用 metaclass。
metaclass 直译为元类,简单的解释就是:
当我们定义了类以后,就可以根据这个类创建出实例,所以:先定义类,然后创建实例。
但是如果我们想创建出类呢?那就必须根据 metaclass 创建出类,所以:先定义 metaclass ,然后创建类。
连接起来就是:先定义metaclass ,就可以创建类,最后创建实例。
所以,metaclass 允许你创建类或者修改类。换句话说,你可以把类看出是 metatclass 创建出来的实例。
metaclass 是 Python 面向对象里最难理解,也是最难使用的魔术代码。支持正常情况下,我们不会碰到。
我们先看一个简单的例子,这个metaclass 的类名总是 Metaclass 结尾,以便清楚地表示这是一个 metaclass:
# metaclass 是创建类,所以必须从 type 类型派生classListMetaclass(type):
def __new__(cls, name, bases, attrs):
attrs['add'] =lambda self, value: self.paaned(value)returntype.__new__(cls, name, bases, attrs)classMyList(list):
__etaclass__= ListMetaclass # 指示使用ListMetaclass 来定制类
当我们写下 __metaclass__ = ListMetaclass 语句时,魔术就生效了,它指示 Python 解释器在创建 MyList 时,要通过ListMetaclass.__new__() 来创建,在此,我们可以修改类的定义,比如加上新的方法,然后,返回修改后的定义。
__new__() 方法接收到的参数依次是:
当前准备创建的类的对象。
类的名字。
类继承的父类集合。
类的方法集合
测试一下 MyList 是否可以调用 add() 方法:
L=MyList()
L.add(1)
print L # [1]
而普通的 list 没有 add() 方法
l =list()
l.add()
Traceback (most recent call last):
File"", line 1, in AttributeError:'list' object has no attribute 'add'
动态修改有什么意义? 直接在MyList 定义中写上 add() 方法不是更加简单吗? 正常情况先,确实应该直接写,通过metaclass 修改纯属变态。
但是,总会遇到需要通过 metaclass 修改类的定义的。
ORM 就是一个典型的例子
ORM 全称 'Object Relational Mapping ' 即对象-关系映射,就是把关系数据库的一行映射为一个对象,也就是一个类对应一个表,这样,写代码更简单,不用直接操作 SQL 语句。
要编写一个 ORM 框架,所有的类都只能动态定义,因为只有使用者才能根据表的结构定义出对应的类来。
实例:编写 ORM 框架
编写底层模块的第一步,就是先把调用接口写出了。比如,使用者如果使用这个ORM框架,想定义一个 User 类来操作对应的数据库表 User。
classUser(Model):
# 定义类的属性到列的映射
id= IntegerField('id')
name= StringField('username')
email= StringField('email')
password= StringField('password')
# 创建一个实例
u= User(id=123, name='Michael', email='xxx@qq.com', password='pwd')
# 保存到数据库
u.save()
其中,父类 Model 和属性类型 StringField 、IntegerField 是由ORM框架提供的,剩下的魔术方法比如 save() 全部由 metaclass 自动完成。虽然 metaclass 的编写会比较复杂,但ORM 的使用者用起来却异常简单。
现在,我们就按照上面的接口来实现 ORM
首先来定义 Field 类,它负责保存数据库表的字段名和字段类型:
class Field(object):
def __init__(self, name, column_type):
self.name=name
self.column_type=column_type
def __str__(self):return '<%s:%s>' % (self.__class__.__name__, self.name)
在 Field 的基础上,进一步定义各种类型的 Field ,比如 StringFielf、IntegerField 等等:
classStringField(Field):
def __init__(self, name):
super(StringField, self).__init__(name,'varchar(100)')classIntegerField(Field):
def __init__(self, name):
super(IntaegerField, self).__init__(name,'bigint')
下一步,就是编写最复杂的 ModelMateclass 了:
classModelMetaclass(type):
def __new__(cls, name, bases, attrs):if name=='Model':returntype.__new__(cls, name, bases, attrs)
mappings=dict()for k, v inattrs.iteritems():ifisinstance(v, Field):
print('Fund mapping: %s==>%s' %(k, v))
mappings[k]=vfor k inmappings.iterkeys():
attrs.pop(k)
attrs['__table__'] =name # 假设表名和类名一致
attrs['__mappings__'] =mappings # 保存属性和列的映射关系return type.__new__(cls, name, bases, attrs)
以及基类 Model:
classModel(dict):
__metaclass__=ModelMetaclass
def __init__(slef,**kw):
super(Model, self).__init__(**kw)
def __getattr(self, key):try:returnself[key]
except KeyError:
raise AttributeError(r"'model' object has no
attribute '%s' "% key)
def __setattr__(self, key, value):
self[key]=value
def save(self):
fields=[]params =[]
args=[]for k, v inself.__mappings__.iteritems():
fields.append(v.name)params.append('?')
args.append(getattr(self, k, None))
sql= 'insert into %s (%s) values (%s)' % (self.__table__, ','.join(fields), ','.join(params))
print('SQL: %s' %sql)
print('ARGS: %s' % str(args))
当用户定义一个 class User(Model) 时, Python 解释器首先在当前类 User 的定义中查找 __metaclass__ ,如果没有找到,就继续在父类 Model 中查找 __metaclass__ 。找到了,就使用 Model 中定义的 __metaclass__ 的ModelMetaclass 来创建 User 类,也就是说, metaclass 可以隐式地继承到子类,但子类自己却感觉不到。
在 ModelMetaclass 中,一共做了几件事情:
排除掉对 Model 类的修改。
在当前类(比如User)中查找定义的类所有属性,如果找到一个 Field 属性,就把它保存到一个 __mappings__ 的 dict 中,同时从类属性中删除该 Field 属性,否则,容易造成运行时错误
把表名保存到 __table__ 中,这里简化为表名默认为类名。
在 Model 类中,就可以定义各种操作数据库的方法,比如 save(), delete(), find(), update() 等等。
编写测试代码:
u = User(id=12345, name='Michael', email='test@orm.org', password='my-pwd')
u.save()
# 输出如下
Found model: User
Found mapping: email==> Found mapping: password==> Found mapping: id==> Found mapping: name==> SQL: insert into User (password,email,username,uid) values (?,?,?,?)
ARGS: ['my-pwd', 'test@orm.org', 'Michael', 12345]
最后解释一下类属性和实例属性。直接在class中定义的是类属性:
class Student(object):
name= 'Student'
实例属性必须通过实例来绑定,比如self.name = 'xxx'。来测试一下:
>>># 创建实例s:>>> s =Student()>>># 打印name属性,因为实例并没有name属性,所以会继续查找class的name属性:>>>print(s.name)
Student>>># 这和调用Student.name是一样的:>>>print(Student.name)
Student>>># 给实例绑定name属性:>>> s.name = 'Michael'
>>># 由于实例属性优先级比类属性高,因此,它会屏蔽掉类的name属性:>>>print(s.name)
Michael>>># 但是类属性并未消失,用Student.name仍然可以访问:>>>print(Student.name)
Student>>># 如果删除实例的name属性:>>>del s.name>>># 再次调用s.name,由于实例的name属性没有找到,类的name属性就显示出来了:>>>print(s.name)
Student
因此,在编写程序的时候,千万不要把实例属
性和类属性使用相同的名字。
在我们编写的ORM中,ModelMetaclass会删除掉User类的所有类属性,目的就是避免造成混淆。
摘抄至https://www.liaoxuefeng.com/wiki/001374738125095c955c1e6d8bb493182103fac9270762a000/001386820064557c69858840b4c48d2b8411bc2ea9099ba000
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