python当中__metaclass__探讨

最初博主是希望在python当中创建一个单列模式的类,因为python当中不像java和php当中有权限修饰符(private),所以实现起来要绕一点。

网上找了一下python实现单列模式,类似的大概有这种方法:

这就是单列的元类,我把它小写了,因为type也是小写的。然后呢,在即将要实现单列的class当中这样写:

这样每次 创建一个 Earth()取得的始终都应该是一个实例。

关于__metaclass__ 和type这个东西可以参考深入理解Python中的元类(metaclass)。这篇文章解决了我大部分的疑惑,但是我还是没有搞清楚的是:

当__metaclass__是一个类的时候,metaclass是怎样去创建一个类的?

在这之前首先说明一下:

一。python当中一切都是对象,而对象都是由类创建,这里为了区分概念,我们不妨换一种说法:实例都是由模板创建的。

二。那么什么又是对象的type呢?type就是类型的意思。如果您对java稍微有一点了解。你会有这样的认识:

由于python是一门动态语言,所以在写代码的时候不必声明变量的类型,也不可能完全确定这个变量是什么类型,除非对自己代码的逻辑以及流程非常清楚,另外python在运行当中变量的类型是可以更改的。但是不能确定变量的类型,不代表就没有类型啊。python当中的变量一样是有类型的。那么怎么来看变量的类型呢?答案是使用type。

上面段代码分别用type查看到了各个变量的类型。根据(一)【python当中一切都是对象,而对象都是由类创建,这里为了区分概念,我们不妨换一种说法:实例都是由模板创建的】我们可不可以这样说呢:language是str的实例,str是language实例的模板。因此type(a_var)的输出就是a_var这个实例的模板。所以我们看到 type(a)的输出是,也就是说 a实例的模板是A。

class A的模板是什么呢?

也就是说,一个类的模板的type,类是type的一个实例,tpye实例化了一个对象,这个对象就是class。所以在python的世界里,一切都是对象,类也是对象。

那么有意思的地方来了,type的模板是什么呢,也就是,type的type是什么呢?

是不是很有意思,type的type是type。很绕,换成大白话说:type的模板是type自己。那么是不是就可以这样说呢?TYPE(type,为了区分说明,故意大写)是type的模板,type是TYPE的实例,因此说明type是一个实例;而TYPE是一个模板,也就是一个类!,因为TYPE==type,那么可以得出结论:

python当中一切都是对象,类也是对象,对于type来说,更为特殊,因为type的模板是type,也就是说,type自己创建了自己,type是自身的实例。

三。实例是由类模板创建(也就是我们平时所写的class),而类是由元类模板创建(就是__metaclass__指定的类)。所以【元类和类的关系】就类似于【实例和类的关系】。

根据博主所探讨的结果表明,__metaclass__在创建类的过程大概是这样的:当类Earth的实例 earth正要被创建的时候,

  1. 查找Earth当中是否有__metaclass__,如果没有查找父类是否有__metaclass__,如果没有找到,就看包当中是否有__metaclass__,如果还是没有,那直接使用type创建该类。如果找到了,就用该__metaclass__来创建类。
  2. 那么如果找了__metaclass__,那么系统首先创建一个__metaclass__的实例,而这个由metaclass创建的实例正好的一个 Earth类,注意是Earth类(class),而不是一个Earth的一个实例哦。

那么到这一步究竟发生了些什么呢?我们写几行代码来看一看:

最后运行的结果是这样的:

通过这个小例子我们看到:我们并没有使用过 Earth类,也没有使用过SimpleMetaClass这个元类,但实际的结果看来,SimpleMetaClass这个模板确被使用过了,因为打印出了①,后面我们会知道,打印出①是因为python使用SimpleMetaClass模板来创建出了Earth这个类对象(不是Earth的一个实例)。这个过程我们可以用我们平常经常说的一句话来描述:这个步骤相当于实例化了一个metaclass(SimpleMetaClass)对象,而这个对象正好是Earth类。

那么这里肯定会有人问了:我平时写class的时候都是不带__metaclass__的啊?那是因为如果你不写__metaclass__,最终这个类的模板就是type。上面的代码可以看到SimpleMetaClass是继承自type的。

四。Earth类已经被metaclass所创建出来了,那么当实例化一个Earth类(也就是创建一个earth对象)的时候又发生了什么呢?

在说明这个问题之前,我们得先聊一聊__call__,__new__这两个特殊方法。对于一个实现了__call__的类,那么它的实例可以当做函数来调用。来看个例子:

而__new__有拦截类实例化的功能,在创建一个对象的过程中,执行__init__方法时,解释器已经为对象分配了内存,实例已经存在了,__init__方法只是改变这个类当中的某些参数。而在执行__new__方法时,这个实例是不存在的,而__new__就是要创建这个实例,所以__new__必须要有返回值。

现在我们回过头来想一想:为什么创建 一个类的实例是这种写法:

回答这个问题,我们可以用元类来解释。我们知道类是元类的一个对象,而元类的实例都有一个__call__方法。拥有__call__方法的对象可以把对象当做一个函数调用。所以喽,我们在创建一个类的实例的时候,实际上是调用了类对象的__call__(MetaClass:__call__)这个方法。

来看一个比较长的例子:

不知道大众喜欢在代码中写注释的方式来讲解,还是直接写文字过程。我就写文字过程吧。

最终上面这段代码执行的结果是:

我们来慢慢分析。

  1. 首先python创建SimpleMetaClass类,这个SimpleMetaClass是元类,应该是由type创建的。
  2. 当创建Earth这个类时,找到了它类中有__metaclass__属性,于是,采用SimpleClass来创建这个类
  3. 创建Earh类时,解释器会把类名,父类元祖,类的属性三个参数传给SimpleMetaClass
  4. SimpleMetaClass 根据 clazzName,(parent2,parent1,..),{‘attribute’:….,’method’:”}在自己__new__方法中创建出这个Earth实例【打印出①】,然后调用自己的__init__方法初始化类的参数【打印出②】。这时,这个Earth类作为metaclass的一个实例就被创建好了。
  5. 接下来通过 earth = Earth(9.8,R=65535) 创建一个Earth对象实例earth。这一步实际上是调用 Earth这个类对象的__call__(SimpleMetaClass::__call__)方法来创建一个Earth的实例。【打印出③,我们还能看到调用__call__的参数】。
  6. 而创建earth实例的方法__new__(Earth::__new__),和__init__(Earth:__init__),将会在Earth实例中的__call__(SimpleMetaClass::__call__)当中先后得以执行【先后打印出④⑤⑥】执行完成Earth实例earth对象被返回。
  7. 我想⑦⑧大家应该很容易理解了。

以上就是我对元类的理解,其中如有错误的地方还请大家斧正。

2 1 收藏 评论

相关文章

可能感兴趣的话题



直接登录
跳到底部
返回顶部