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Python超詳細(xì)講解元類(lèi)的使用

更新時(shí)間：2022年06月28日 10:19:18 作者：henry_rhy

在Python里一切都是對(duì)象（object），基本數(shù)據(jù)類(lèi)型，如數(shù)字，字符串，函數(shù)都是對(duì)象。對(duì)象可以由類(lèi)（class）進(jìn)行創(chuàng)建。那么既然一切都是對(duì)象，那么類(lèi)是對(duì)象嗎？是的，類(lèi)也是對(duì)象，那么又是誰(shuí)創(chuàng)造了類(lèi)呢？答案也很簡(jiǎn)單，也是類(lèi)，一個(gè)能創(chuàng)作類(lèi)的類(lèi)，稱之為(type)元類(lèi)

類(lèi)的定義

對(duì)象是通過(guò)類(lèi)創(chuàng)建的，如下面的代碼：

# object 為頂層基類(lèi)
class Work(object):
    a = 100
Mywork = Work()   # 實(shí)例化
print(Mywork )   # Mywork 是 Work 所創(chuàng)建的一個(gè)對(duì)象  <__main__.Work object at 0x101eb4630>
print(type(Mywork))    # <class '__main__.Work'>
print(type(Work))    # 類(lèi)型為元類(lèi) <class 'type'>

解析：

可以看見(jiàn)對(duì)象 Mywork 是類(lèi) Work 創(chuàng)建的實(shí)例。然但是可以看到Work的類(lèi)型時(shí)由一個(gè)叫 type 的類(lèi)創(chuàng)建的實(shí)例。即 Mywork —》 Work —》 type 創(chuàng)建

上面的例子中對(duì)象是動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的，類(lèi)則是通過(guò)關(guān)鍵字 class 聲明定義的

那么class關(guān)鍵字背后的玄機(jī)是什么呢？

實(shí)際上，class Work(object) 這樣的代碼，等價(jià)于 Work = type(‘Work’, (objects, ), {“a”:100})
即類(lèi) type 通過(guò)實(shí)例化創(chuàng)建了它的對(duì)象 Work，而這個(gè) Work 恰恰是一個(gè)類(lèi)，這樣能創(chuàng)建類(lèi)的類(lèi)，就是 Python 的元類(lèi)。而在python中內(nèi)置的元類(lèi)叫：type

一、什么是元類(lèi)

用來(lái)創(chuàng)建類(lèi)的類(lèi)，叫做元類(lèi)
類(lèi)是元類(lèi)創(chuàng)建出來(lái)的對(duì)象
函數(shù)type實(shí)際上是一個(gè)元類(lèi)，type就是Python在背后用來(lái)創(chuàng)建所有類(lèi)的元類(lèi)

二、注意區(qū)分元類(lèi)和繼承的基類(lèi)

type是元類(lèi)，所有的類(lèi)都是通過(guò)type所創(chuàng)建出來(lái)的
object頂層的基類(lèi)，所有類(lèi)的繼承頂層父類(lèi)都是object

三、type 元類(lèi)的使用

可以看到type是小寫(xiě)，一般情況下都會(huì)認(rèn)為它是一個(gè)函數(shù)，通過(guò)查看源代碼去看下如下定義的：

class type(object):
"""
type(object_or_name, bases, dict)
type(object) -> the object's type
type(name, bases, dict) -> a new type
"""
	# 實(shí)例化
	def __init__(cls, what, bases=None, dict=None): # known special case of type.__init__
	     """
	     type(object_or_name, bases, dict)
	     type(object) -> the object's type
	     type(name, bases, dict) -> a new type
	     # (copied from class doc)
	     """
	     pass
	# 創(chuàng)建類(lèi)    
	@staticmethod     # known case of __new__
    def __new__(*args, **kwargs):   # real signature unknown
        """ 
        Create and return a new object.  See help(type) for accurate signature. 
        （創(chuàng)建并返回一個(gè)新對(duì)象）
        """
        pass

type的用法一：獲取數(shù)據(jù)時(shí)那種類(lèi)型： type(object) -> the object’s type

a = 100
b = "100"
c = [11,22,33]
print(type(a))    # ======》 <class 'int'>
print(type(b))    # ======》 <class 'str'>
print(type(c))    # ======》 <class 'list'>

type的用法二：創(chuàng)建類(lèi)：type(object_or_name, bases, dict)

1.在查看源碼的時(shí)候，可以看到在初始化時(shí)，init__方法接受三個(gè)參數(shù)，type 在實(shí)例化的過(guò)程，也會(huì)重新創(chuàng)建一個(gè)新的類(lèi)，而創(chuàng)建類(lèi)的代碼來(lái)自__new 方法，它的參數(shù)與 __init__方法是一樣的。

2.當(dāng)調(diào)用 type 進(jìn)行實(shí)例化的時(shí)候，會(huì)先自動(dòng)調(diào)用 new 方法，再調(diào)用__init__方法，最終會(huì)實(shí)例化一個(gè)對(duì)象，這個(gè)對(duì)象是一個(gè)類(lèi)。

1. 元類(lèi) type 的 init 方法有3個(gè)參數(shù)：

1.name：類(lèi)名（字符串類(lèi)型）
2.bases：繼承的父類(lèi)（元祖類(lèi)型）
3.dict：屬性和方法組成的字典（字典類(lèi)型）

具體例子：

# 通過(guò) class 定義類(lèi)
class Myclass(object):
    a = 100
    b = 200
# 通過(guò)type創(chuàng)建的類(lèi)(動(dòng)態(tài)創(chuàng)建類(lèi))
Myclass1 = type("Myclass1",(object,),{"a":"100","b":"200"})
print(Myclass)
print(Myclass1)

如果需要定義實(shí)例方法和類(lèi)屬性怎么辦呢?，將方法和屬性以字典的形式傳進(jìn)去

def work(self):
    print("這是實(shí)例方法——————work————————")
# 定義類(lèi)屬性值
def init_method(self, aa, bb, cc):
    self.aa = aa
    self.bb = bb
    self.cc = cc
# 通過(guò)type創(chuàng)建的類(lèi)(動(dòng)態(tài)創(chuàng)建類(lèi))
Myclass2 = type("Myclass2",(object,),{"a":"100","b":"200","work":work,"work_1":work_1,"__init__":init_method})
m = Myclass2(11,22,33)
m.work()
print(m.aa, m.bb, m.cc)

四、自定義元類(lèi)的使用

既然元類(lèi)可以創(chuàng)建類(lèi)，那也可以自定義元類(lèi)，自定義直接繼承類(lèi) type ，在自定義元類(lèi)的步驟：

1.定義一個(gè)類(lèi)繼承type

2.重寫(xiě)new方法

具體例子：

# 定義一個(gè)類(lèi)繼承type
class Mytest(type):
	# 重寫(xiě)new方法
    def __new__(cls, type_name, bases, atter, *args, **kwargs):
        new_cls = super().__new__(cls,type_name, bases, atter)         
        return new_cls      # 返回新的類(lèi)
M2 = Mytest("M2",(Mytest,),{"atter":100})
print(M2)     # =====》  <class '__main__.M2'>

使用class創(chuàng)建類(lèi)的時(shí)候指定自定義的元類(lèi)

1.不去指定時(shí)，默認(rèn)創(chuàng)建都是type類(lèi)

2.指定自定義的元類(lèi)去創(chuàng)建類(lèi)：metaclass = 指定的元類(lèi)

class Myclass(type):
    """自定義的元類(lèi)"""
    def __new__(cls, type_name, bases, attrs, *args, **kwargs):
        new_cls = super().__new__(cls, type_name, bases, attrs)
        print("這個(gè)是Myclass:", type_name, bases, attrs, )
        return new_cls
# 通過(guò)metaclass=xxxx   繼承自定義元類(lèi)
class Inherited_class(metaclass=Myclass):
    a = 100
    b = 200
print(type(Inherited_class))  # ======》 <class '__main__.Myclass'>