如何运用Python元类编程实现复杂对象创建与行为定制？

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目录

1.1 属性动态特性

1.2 __getattr__ 和 __getattribute__ 的区别

1.3 属性描述符

1.4 __new__ 和 __init__ 的区别

1.5 自定义元类

1.6 什么是元类？

1.1 属性动态特性

在面向对象编程中，我们通常将名称与值关联起来，这些值可以是动态获取的。

目录

• 1.1.propety动态属性
• 1.2.__getattr__和__getattribute__的区别
• 1.3.属性描述符
• 1.4.__new__和__init__的区别
• 1.5.自定义元类
• 1.6.什么是元类？

1.1.propety动态属性

在面向对象编程中，我们一般把名词性的东西映射成属性，动词性的东西映射成方法。在python中他们对应的分别是属性self.xxx和类方法。但有时我们需要的属性需要根据其他属性动态的计算，此时如果直接使用属性方法处理，会导致数据不同步。下面介绍@property方法来动态创建类属性。

from datetime import datetime,date class User: def __init__(self,name,birthday): self.name = name self.birthday = birthday self._age = 0 @property def age(self): return datetime.now().year - self.birthday.year @age.setter def age(self,value): self._age = value if __name__ == '__main__': user = User("derek",date(year=1994,month=11,day=11)) user.age = 23 print(user._age) # 23 print(user.age) # 24 ,动态计算出来的

1.2.__getattr__和__getattribute__的区别

object.__getattr__(self, name)
找不到attribute的时候，会调用getattr，返回一个值或AttributeError异常。

object.__getattribute__(self, name)
无条件被调用，通过实例访问属性。如果class中定义了__getattr__()，则__getattr__()不会被调用（除非显示调用或引发AttributeError异常）

（1）调用一个不存在的属性

class User: def __init__(self,info={}): self.info = info # def __getattr__(self, item): # return self.info[item] if __name__ == '__main__': user = User(info={"name":"derek","age":24}) print(user.name)

会报错

（2）加了__getattr__之后就可以调用了

class User: def __init__(self,info={}): self.info = info #__getattr__是在查找不到属性的时候调用 def __getattr__(self, item): return self.info[item] if __name__ == '__main__': user = User(info={"name":"derek","age":24}) print(user.name) #derek

（3）__getattribute__

class User: def __init__(self,info={}): self.info = info #__getattr__是在查找不到属性的时候调用 def __getattr__(self, item): return self.info[item] #__getattribute不管属性存不存在，都访问这个 def __getattribute__(self, item): return "zhang_derek" if __name__ == '__main__': user = User(info={"name":"derek","age":24}) #不管属性存不存在，都走__getattribute__ print(user.name) #zhang_derek #即使属性存在也走__getattribute__ print(user.test) #zhang_derek #不存在的属性也能打印 print(user.company) #zhang_derek #不存在的属性也能打印

1.3.属性描述符

验证赋值的时候是不是int类型

#属性描述符 import numbers #只要一个类实现了下面三种魔法函数中的一种，这个类就是属性描述符 class IntField: def __get__(self, instance, owner): return self.value def __set__(self, instance, value): if not isinstance(value,numbers.Integral): raise ValueError("必须为int") self.value = value def __delete__(self, instance): pass class User: age = IntField() if __name__ == '__main__': user = User() user.age = 24 print(user.age)

如果user.age=24，值是int，可以正常打印

如果user.age='test',传一个字符串，则会报错

1.4.__new__和__init__的区别

（1）__new__方法如果不返回对象，不会执行init方法

class User: def __new__(cls, *args, **kwargs): print("in new") def __init__(self,name): print("in init") self.name = name # new是用用来控制对象的生成过程，在对象生成之前 # init是用来完善对象的 # 如果new方法不返回对象，则不会调用init函数 if __name__ == '__main__': user = User("derek")

运行结果：没有调用init方法

（2）返回对象就会执行init方法

class User: def __new__(cls, *args, **kwargs): print("in new") #in new print(cls) #cls是当前class对象 <class '__main__.User'> print(type(cls)) #<class 'type'> return super().__new__(cls) #必须返回class对象，才会调用__init__方法 def __init__(self,name): print("in init") #in init print(self) #self是class的实例对象 <__main__.User object at 0x00000000021B8780> print(type(self)) #<class '__main__.User'> self.name = name # new是用用来控制对象的生成过程，在对象生成之前 # init是用来完善对象的 # 如果new方法不返回对象，则不会调用init函数 if __name__ == '__main__': user = User(name="derek") #总结 # __new__ 用来创建实例，在返回的实例上执行__init__，如果不返回实例那么__init__将不会执行 # __init__ 用来初始化实例，设置属性什么的

1.5.自定义元类

（1）前戏：通过传入不同的字符串动态的创建不同的类

def create_class(name): if name == 'user': class User: def __str__(self): return "user" return User elif name == "company": class Company: def __str__(self): return "company" return Company if __name__ == '__main__': Myclass = create_class("user") my_obj = Myclass() print(my_obj) #user print(type(my_obj)) #<class '__main__.create_class.<locals>.User'>

（2）用type创建

虽然上面的方法能够创建，但很麻烦，下面是type创建类的一个简单实例

# 一个简单type创建类的例子 #type(object_or_name, bases, dict) #type里面有三个参数，第一个类名，第二个基类名，第三个是属性 User = type("User",(),{"name":"derek"}) my_obj = User() print(my_obj.name) #derek

（3）不但可以定义属性，还可以定义方法

def say(self): #必须加self return "i am derek" User = type("User",(),{"name":"derek","say":say}) my_obj = User() print(my_obj.name) #derek print(my_obj.say()) #i am derek

（4）让type创建的类继承一个基类

def say(self): #必须加self return "i am derek" class BaseClass: def answer(self): return "i am baseclass" #type里面有三个参数，第一个类名，第二个基类名，第三个是属性 User = type("User",(BaseClass,),{"name":"derek","say":say}) if __name__ == '__main__': my_obj = User() print(my_obj.name) # derek print(my_obj.say()) # i am derek print(my_obj.answer()) # i am baseclass

1.6.什么是元类？

元类就是创建类的类，比如上面的type

在实际编码中，我们一般不直接用type去创建类，而是用元类的写法，自定义一个元类metaclass去创建

# 把User类创建的过程委托给元类去做，这样代码的分离性比较好 class MetaClass(type): def __new__(cls, *args, **kwargs): return super().__new__(cls,*args, **kwargs) class User(metaclass=MetaClass): def __init__(self,name): self.name = name def __str__(self): return "test" if __name__ == '__main__': #python中类的实例化过程，会首先寻找metaclass，通过metaclass去创建User类 my_obj = User(name="derek") print(my_obj) #test

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