Python Language
Метаклассы

Вступление

замечания

Основные метаклассы

Когда type вызывается с тремя аргументами, он ведет себя как класс (meta) и создает новый экземпляр, т. Е. он создает новый класс / тип.

Dummy = type('OtherDummy', (), dict(x=1))
Dummy.__class__              # <type 'type'> 
Dummy().__class__.__class__  # <type 'type'> 

type подкласса можно создать для пользовательского метакласса.

class mytype(type):
    def __init__(cls, name, bases, dict):
        # call the base initializer
        type.__init__(cls, name, bases, dict)

        # perform custom initialization...
        cls.__custom_attribute__ = 2

Теперь у нас есть новый mytype который можно использовать для создания классов таким же образом, как и type .

MyDummy = mytype('MyDummy', (), dict(x=2))
MyDummy.__class__              # <class '__main__.mytype'>
MyDummy().__class__.__class__  # <class '__main__.mytype'>
MyDummy.__custom_attribute__   # 2

Когда мы создаем новый класс с использованием ключевого слова class метаклас по умолчанию выбирается на основе базовых классов.

>>> class Foo(object):
...     pass

>>> type(Foo)
type

В приведенном выше примере единственным базовым классом является object поэтому наш метакласс будет типом object , который является type . Можно переопределить значение по умолчанию, однако это зависит от того, используем ли мы Python 2 или Python 3:

class MyDummy(object):
    __metaclass__ = mytype
type(MyDummy)  # <class '__main__.mytype'>

class MyDummy(metaclass=mytype):
    pass
type(MyDummy)  # <class '__main__.mytype'>

Прочтите это подробное описание метаклассов python для более подробной информации.

Синглтоны, использующие метаклассы

Синглтон - это шаблон, который ограничивает экземпляр класса одним экземпляром / объектом. Для получения дополнительной информации о шаблонах проектирования синглтона python см. Здесь .

class SingletonType(type):
    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        try:
            return cls.__instance
        except AttributeError:
            cls.__instance = super(SingletonType, cls).__call__(*args, **kwargs)
            return cls.__instance

class MySingleton(object):
    __metaclass__ = SingletonType

class MySingleton(metaclass=SingletonType):
    pass

MySingleton() is MySingleton()  # True, only one instantiation occurs

Использование метакласса

Синтаксис метакласса

class MyClass(object):
    __metaclass__ = SomeMetaclass

class MyClass(metaclass=SomeMetaclass):
    pass

Совместимость с Python 2 и 3 с six

import six

class MyClass(six.with_metaclass(SomeMetaclass)):
    pass

Пользовательские функции с метаклассами

Функциональность в метаклассах может быть изменена так, что всякий раз, когда создается класс, строка выводится на стандартный вывод или генерируется исключение. Этот метакласс отобразит имя создаваемого класса.

class VerboseMetaclass(type):

    def __new__(cls, class_name, class_parents, class_dict):
        print("Creating class ", class_name)
        new_class = super().__new__(cls, class_name, class_parents, class_dict)
        return new_class

Вы можете использовать метакласс следующим образом:

class Spam(metaclass=VerboseMetaclass):
    def eggs(self):
        print("[insert example string here]")
s = Spam()
s.eggs()

Стандартный выход будет:

Creating class Spam
[insert example string here]

Введение в метаклассы

Что такое метакласс?

В Python все является объектом: целые числа, строки, списки, даже функции и классы сами по себе являются объектами. И каждый объект является экземпляром класса.

Чтобы проверить класс объекта x, можно вызвать type(x) , поэтому:

>>> type(5)
<type 'int'>
>>> type(str)
<type 'type'>
>>> type([1, 2, 3])
<type 'list'>

>>> class C(object):
...     pass
...
>>> type(C)
<type 'type'>    

Большинство классов в python являются экземплярами type . сам type также является классом. Такие классы, экземпляры которых также являются классами, называются метаклассами.

Самый простой метакласс

ОК, так что уже один метаклассом в Python: type . Можем ли мы создать еще один?

class SimplestMetaclass(type):
    pass

class MyClass(object):
    __metaclass__ = SimplestMetaclass

Это не добавляет каких-либо функциональных возможностей, но это новый метакласс, см., Что MyClass теперь является экземпляром SimplestMetaclass:

>>> type(MyClass)
<class '__main__.SimplestMetaclass'>

Метакласс, который делает что-то

Метакласс, который делает что-то обычно, переопределяет type __new__ , чтобы изменить некоторые свойства создаваемого класса, прежде чем вызывать исходный __new__ который создает класс:

class AnotherMetaclass(type):
    def __new__(cls, name, parents, dct):
        # cls is this class
        # name is the name of the class to be created
        # parents is the list of the class's parent classes
        # dct is the list of class's attributes (methods, static variables)

        # here all of the attributes can be modified before creating the class, e.g.

        dct['x'] = 8  # now the class will have a static variable x = 8

        # return value is the new class. super will take care of that
        return super(AnotherMetaclass, cls).__new__(cls, name, parents, dct)

Метакласс по умолчанию

Возможно, вы слышали, что все в Python является объектом. Это правда, и все объекты имеют класс:

>>> type(1)
int

Литерал 1 является экземпляром int . Давайте объявим класс:

>>> class Foo(object):
...    pass
...

Теперь давайте создадим экземпляр:

>>> bar = Foo()

Что такое класс bar ?

>>> type(bar)
Foo

Ницца, bar - это пример Foo . Но каков класс самого Foo ?

>>> type(Foo)
type

Хорошо, сам Foo является экземпляром type . Как насчет type ?

>>> type(type)
type

Итак, что такое метакласс? Пока давайте притвориться, что это просто причудливое имя для класса класса. Takeaways:

• Все это объект в Python, поэтому все имеет класс
• Класс класса называется метаклассом
• Метакласс по умолчанию - это type , и на сегодняшний день он является наиболее распространенным метаклассом

Но почему вы должны знать о метаклассах? Ну, сам Python довольно «взломан», и концепция метакласса важна, если вы занимаетесь продвинутыми вещами, такими как мета-программирование, или если вы хотите контролировать, как инициализируются ваши классы.