Python中的元类 Metaclass

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一、类和对象

Python属于动态类型的语言，而动态语言和静态语言最大的不同，就是函数和类的定义，不是编译时创建的，而是运行时动态创建的，比方说我们要定义一个 Person 的class，就写一个 Person.py 模块：

# -*- coding: utf-8 -*-
# @author: Flyme awei
# @email : 1071505897@qq.com
# @Time  : 2022/7/5 16:43
# 文件名  : Person.py

class Person(object):
    def say(self, s='元类'):
        print('今日学习：%s' % s)


if __name__ == '__main__':
    p = Person()
    p.say()

当Python解释器载入 Person 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 Person 的class对象，测试如下，（注意，是引入一个Person.py脚本）

# 文件名 ：测试.py
# 引入模块，需要模块的路径
from Person import Person


# 创建一个Person类的实例
p = Person()  

p.say('Python中的元类')  # 调用say方法
# 今日学习：Python中的元类

print(type(p))  # 把实例 p 的类型打印出来
# <class 'say.Person'>
print(type(Person))  # Person 类的类型打印出来
# <class 'type'>

这里是用来 type() 函数，可以查看一个类型或变量，的类型， Person 是一个class，它的类型就是 type ，而 p是一个实例，它的类型就是class Person 。

二、type类

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Person 类，而无需通过 class Person(object)... 的定义，此时type的第二种用法，我们只要type传object是可以返回该对象类型的，但是当我们的type存在三位参数存在时

# type 类
class type(object):
    """
    type(object_or_name, bases, dict)
    type(object) -> the object's type
    type(name, bases, dict) -> a new type
    """
    
#参数介绍
"""    
type(object_or_name, bases, dict)
object-or-name -- 对象或类的名称。
bases -- 基类的元组。
dict -- 字典，类内定义的命名空间变量。
"""
# 返回新的类型对象。

# -*- coding: utf-8 -*-
# @author: Flyme awei 
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# @Time  : 2022/7/5 16:43

def fun(self, s):
    print('hello'+s)


Hello = type('hello', (object,), dict(func=fun))

if __name__ == '__main__':
    h = Hello()
    h.func(' word')
    # hello word

    print(type(h))
    # <class '__main__.hello'>
    
    print(type(Hello))
    # <class 'type'>  

我们通过 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

在正常情况下，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，会非常复杂

三、元类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，也就是元类

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，元类就是用来创建这些类（对象）的，元类就是类的类

我们先看一个简单的例子，这个metaclass可以给自定义的类增加一个 add 方法定义 ListMetaclass ，按照默认习惯，metaclass的类名总是以Metaclass结尾，以便清楚地表示这是一个metaclas。

四、自定义一个元类

class UpperMetaclass(type):
    def __new__(mcs, class_name, class_parents, class_attrs):
        new_attrs = {}
        for name, value in class_attrs.items():
            if not name.startswith('__'):  # 判断是否为非私有属性
                new_attrs[name.upper()] = value
        # 直接调用type 来创建一个类
        return type.__new__(mcs, class_name, class_parents, class_attrs)


# 测试
class Emp(object, metaclass=UpperMetaclass):
    name = '张三'
    acl = 500


if __name__ == '__main__':
    print(hasattr(Emp, 'name'))  # 判断Emp中是否有名字为name
    print(hasattr(Emp, 'NAME'))  # 判断Emp中是否有名字为NAME