Python 元类的基本介绍及使用

一、什么是元类
二、如何使用元类
（一）不依赖class关键字创建一个自定义类
（二）自定义元类控制类的产生
（三）自定义元类控制类的调用

一、什么是元类

在python中,一切皆对象,而对象都是由类实例化得到的。所以类也是对象，而类的类就是元类，其实 type 就是元类。

二、如何使用元类

class Teacher:
    def __init__(self,name,age,sex):
        self.name=name
        self.age=age
        self.sex=sex
    def score(self):
        print('%s is scoring' %self.name)

tea1=Teacher('egon',18,'male')
print(type(tea1))   #<class '__main__.Teacher'>
print(type(Teacher))  #<class 'type'>
print(Teacher)    #<class '__main__.Teacher'>
 
对象tea1是调用Teacher类得到的,如果说一切皆对象,那么Teacher也是一个对象,
只要是对象，都是调用一个类实例化得到的,即Teacher=元类(...),内置的元类是type

类与元类的关系:

1. 调用元类---->自定义的类
2. 调用自定义的类---->自定义的对象

class关键字创建自定义类的底层的工作原理,分为四步

1. 先拿到类名:'Teacher'
2. 再拿到类的基类们:(object,)
3. 然后拿到类的名称空间(执行类体代码,将产生的名字放到类的名称空间也就是一个字典里,)
4. 调用元类实例化得到自定义的类: Teacher=type('Teacher',(object,),{...})

自定义类的三个关键组成部分:

1. 类名
2. 类的基类们
3. 类的名称空间

1、不依赖class关键字创建一个自定义类

创建之前需要了解一下exec函数
exec: 是一个python内置函数，可以将字符串的代码添加到局部名称空间中;
exec(字符串形式的代码, 全局名称空间, 局部名称空间)

#1. 拿到类名
class_name='Teacher'
#2. 拿到类的基类们:(object,)
class_bases=(object,)
#3. 拿到类的名称空间
class_dic={}
class_body="""
school = 'Qinghua'

def __init__(self,name,age,sex):
    self.name=name
    self.age=age
    self.sex=sex

def score(self):
    print('%s is scoring' %self.name)
"""
exec(class_body,{},class_dic)
print(class_dic)

#4.调用type得到自定义的类
Teacher=type(class_name,class_bases,class_dic)
print(Teacher)  #<class '__main__.Teacher'> 跟用class定义的类一样

print(Teacher)
# print(Teacher.school)
# print(Teacher.score)

tea1=Teacher('egon',18,'male')
print(tea1.__dict__)

2、自定义元类控制类的产生

模板：

#但凡继承了type的类才能称之为自定义的元类,否则就是只是一个普通的类
class Mymeta(type):
	def __init__(self,class_name,class_bases,class_dic):
        print(self)    #self--->Teacher
        print(class_name)
        print(class_bases)
        print(class_dic)
	

#Teacher=Mymeta('Teacher',(object,),{...})
class Teacher(object,metaclass=Mymeta): #metaclas--->元类
    def __init__(self,name,age,sex):
        self.name=name
        self.age=age
        self.sex=sex
    def score(self):
        print('%s is scoring' %self.name)

控类的产生：

1.控制类名必须用驼峰体：
2.类体必须有文档注释
class Mymeta(type):
	school = 'Qinghua'
	def __init__(self,class_name,class_bases,class_dic):
        if class_name.islower():
            raise TypeError('类名必须使用驼峰体')
            
        doc = class_dic.get('__doc__')
        
        if doc is None:
            raise TypeError('类体中必须有文档注释')

#Teacher=Mymeta('Teacher',(object,),{...})
class Teacher(object,metaclass=Mymeta): #metaclas--->元类
	school = 'Qinghua'
    def __init__(self,name,age,sex):       #self--->Teacher
        self.name=name
        self.age=age
        self.sex=sex
    def score(self):
        print('%s is scoring' %self.name)
        
print(Teacher.__dict__)

3、自定义元类控制类的调用

'''
class Mymeta(type): #但凡继承了type的类才能称之为自定义的元类,否则就是只是一个普通的类
    pass

class Teacher(object): #Teacher=Mymeta('Teacher',(object,),{...})
    school = 'Qinghua'

    def __init__(self,name,age,sex):
        self.name=name
        self.age=age
        self.sex=sex

    def score(self):
        print('%s is scoring' %self.name)

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        print(self)
        print(args)
        print(kwargs)
tea1=Teacher('egon',18,'male')

tea1(1,2,a=1,b=2) #__call__(tea1,(1,2).{'a':1,'b':2})
'''

总结:对象之所以可以调用,是因为对象的类中有一个函数__call__

推导:如果一切皆对象,那么Teacher也是一个对象,该对象之所可以调用,肯定是这个对象的类中也定义了一个函数__call__

class Mymeta(type): #但凡继承了type的类才能称之为自定义的元类,否则就是只是一个普通的类
    def __call__(self, *args, **kwargs): #self=Teacher这个类,args=('egon',18,'male'),kwargs={}
        # 1. 先产生一个空对象
        tea_obj=self.__new__(self) #tea_obj是Teacher这个类的对象   self--->Teacher
        # 2. 执行__init__方法,完成对象的初始属性操作
        self.__init__(tea_obj,*args,**kwargs)
        # 3. 返回初始化好的那个对象
        return tea_obj

class Teacher(object,metaclass=Mymeta): #Teacher=Mymeta('Teacher',(object,),{...})
    school = 'Qinghua'
    
    #tea_obj,'egon',18,'male'
    def __init__(self,name,age,sex):
        self.name=name
        self.age=age
        self.sex=sex

    def score(self):
        print('%s is scoring' %self.name)

tea1=Teacher('egon',18,'male') # 会触发Teacher的类(即元类)中的__call__函数
print(tea1)
print(tea1.__dict__)