Python-元类-单例

其他 2020-09-18 10:47:32 阅读次数: 0

sailan

一、元类解析

1、什么是元类

在Python中一切皆是对象，所有的对象都是实例化或者说调用类而得到的（调用类的过程称为类的实例化），
一切皆为对象，那么类本质也是一个对象，既然所有的对象都是调用类得到的，那么类必然也是调用了另一个类得到的，这个类称为元类；

# 元类=》OldboyTeacher类=》obj
class OldboyTeacher(object):
    school = 'oldboy'

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

    def say(self):
        print('%s says welcome to the oldboy to learn Python' % self.name)


obj = OldboyTeacher('egon', 18)  # 调用OldboyTeacher类=》对象obj
#                                  调用元类=》OldboyTeacher类

print(type(obj))
print(type(OldboyTeacher))
<class '__main__.OldboyTeacher'>
<class 'type'>

结论： 默认的元类是type，默认情况下我们用class关键字定义的类都是由type产生的

2、class关键字创建类的底层流程

类的三大组成： 类名、基类、类的名称空间（执行代码得到）

1、先拿到一个类名
class_name = "OldboyTeacher"
2、然后拿到类的父类
class_bases = (object,)
3、再运行类体代码，将产生的名字放到名称空间中
class_dic = {
    
    }
class_body = """
school = 'oldboy'

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

def say(self):
    print('%s says welcome to the oldboy to learn Python' % self.name)
"""
exec(class_body,{
    
    },class_dic)
# print(class_dic)

4、调用元类（传入类的三大要素：类名、基类、类的名称空间）得到一个元类的对象，
然后将元类的对象赋值给变量名OldboyTeacher,oldboyTeacher就是我们用class自定义的那个类
OldboyTeacher = type(class_name,class_bases,class_dic)

二、自定义元类

一个类没有声明自己的元类，默认他的元类就是type，除了使用内置元类type，我们也可以通过继承type来自定义元类，然后使用metaclass关键字参数为一个类指定元类；

1、定义元类

class Mymeta(type):  # 只有继承了type类的类才是自定义的元类
    pass


class OldboyTeacher(object, metaclass=Mymeta):
    school = 'oldboy'

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

    def say(self):
        print('%s says welcome to the oldboy to learn Python' % self.name)


# 1、先拿到一个类名:"OldboyTeacher"
# 2、然后拿到类的父类:(object,)
# 3、再运行类体代码，将产生的名字放到名称空间中{...}
# 4、调用元类（传入类的三大要素：类名、基类、类的名称空间）得到一个元类的对象，然后将元类的对象赋值给变量名OldboyTeacher,oldboyTeacher就是我们用class自定义的那个类
OldboyTeacher = Mymeta("OldboyTeacher",(object,),{
    
    ...})

2、自定义类来控制类的产生

import re


class Mymeta(type):  # 只有继承了type类的类才是自定义的元类
    def __init__(self, class_name, class_bases, class_dic):
        # print(self)  # 类<class '__main__.OldboyTeacher'>
        # print(class_name)
        # print(class_bases)
        # print(class_dic)

        if not re.match("[A-Z]", class_name):
            raise BaseException("类名必须用驼峰体")

        if len(class_bases) == 0:
            raise BaseException("至少继承一个父类")

        # print("文档注释：",class_dic.get('__doc__'))
        doc=class_dic.get('__doc__')

        if not (doc and len(doc.strip()) > 0):
            raise BaseException("必须要有文件注释，并且注释内容不为空")

# OldboyTeacher = Mymeta("OldboyTeacher",(object,),{...})
class OldboyTeacher(object,metaclass=Mymeta):
    """
    adsaf
    """

    school = 'oldboy'

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

    def say(self):
        print('%s says welcome to the oldboy to learn Python' % self.name)

3、自定义元类来控制类的调用

import re


class Mymeta(type):  # 只有继承了type类的类才是自定义的元类
    def __init__(self, class_name, class_bases, class_dic):
        # print(self)  # 类<class '__main__.OldboyTeacher'>
        # print(class_name)
        # print(class_bases)
        # print(class_dic)

        if not re.match("[A-Z]", class_name):
            raise BaseException("类名必须用驼峰体")

        if len(class_bases) == 0:
            raise BaseException("至少继承一个父类")

        # print("文档注释：",class_dic.get('__doc__'))
        doc = class_dic.get('__doc__')

        if not (doc and len(doc.strip()) > 0):
            raise BaseException("必须要有文件注释，并且注释内容不为空")

    # res = OldboyTeacher('egon',18)
    def __call__(self, *args, **kwargs):
        # 1、先创建一个老师的空对象
        tea_obj = object.__new__(self)
        # 2、调用老师类内的__init__函数，然后将老师的空对象连同括号内的参数的参数一同传给__init__
        self.__init__(tea_obj, *args, **kwargs)
        tea_obj.__dict__ = {
    
    "_%s__%s" %(self.__name__,k): v for k, v in tea_obj.__dict__.items()}

        # 3、将初始化好的老师对象赋值给变量名res
        return tea_obj


# OldboyTeacher = Mymeta("OldboyTeacher",(object,),{...})
class OldboyTeacher(object, metaclass=Mymeta):
    """
    adsaf
    """

    school = 'oldboy'

    #            tea_obj,'egon',18
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name  # tea_obj.name='egon'
        self.age = age  # tea_obj.age=18

    def say(self):
        print('%s says welcome to the oldboy to learn Python' % self.name)


res = OldboyTeacher('egon', 18)
print(res.__dict__)
# print(res.name)
# print(res.age)
# print(res.say)

# 调用OldboyTeacher类做的事情：
# 1、先创建一个老师的空对象
# 2、调用老师类内的__init__方法，然后将老师的空对象连同括号内的参数的参数一同传给__init__
# 3、将初始化好的老师对象赋值给变量名res

三、单例

单例： 即单个实例，指的是同一个类实例化多次的结果指向同一个对象，用于节省内存空间；

如果我们从配置文件中读取配置来进行实例化，在配置相同的情况下，就没必要重复产生对象浪费内存了
settings.py文件内容如下
HOST='1.1.1.1'
PORT=3306
方式一:定义一个类方法实现单例模式
import settings

class Mysql:
    __instance=None
    def __init__(self,host,port):
        self.host=host
        self.port=port

    @classmethod
    def singleton(cls):
        if not cls.__instance:
            cls.__instance=cls(settings.HOST,settings.PORT)
        return cls.__instance

obj1=Mysql('1.1.1.2',3306)
obj2=Mysql('1.1.1.3',3307)
print(obj1 is obj2) #False

obj3=Mysql.singleton()
obj4=Mysql.singleton()
print(obj3 is obj4) #True

方式二：定制元类实现单例模式
import settings

class Mymeta(type):
    def __init__(self,name,bases,dic): #定义类Mysql时就触发
        # 事先先从配置文件中取配置来造一个Mysql的实例出来
        self.__instance = object.__new__(self)  # 产生对象
        self.__init__(self.__instance, settings.HOST, settings.PORT)  # 初始化对象
        # 上述两步可以合成下面一步
        # self.__instance=super().__call__(*args,**kwargs)
        super().__init__(name,bases,dic)

    def __call__(self, *args, **kwargs): #Mysql(...)时触发
        if args or kwargs: # args或kwargs内有值
            obj=object.__new__(self)
            self.__init__(obj,*args,**kwargs)
            return obj
        return self.__instance

class Mysql(metaclass=Mymeta):
    def __init__(self,host,port):
        self.host=host
        self.port=port

obj1=Mysql() # 没有传值则默认从配置文件中读配置来实例化，所有的实例应该指向一个内存地址
obj2=Mysql()
obj3=Mysql()
print(obj1 is obj2 is obj3)
obj4=Mysql('1.1.1.4',3307)
方式三:定义一个装饰器实现单例模式
import settings

def singleton(cls): #cls=Mysql
    _instance=cls(settings.HOST,settings.PORT)

    def wrapper(*args,**kwargs):
        if args or kwargs:
            obj=cls(*args,**kwargs)
            return obj
        return _instance
    return wrapper


@singleton # Mysql=singleton(Mysql)
class Mysql:
    def __init__(self,host,port):
        self.host=host
        self.port=port

obj1=Mysql()
obj2=Mysql()
obj3=Mysql()
print(obj1 is obj2 is obj3) #True

obj4=Mysql('1.1.1.3',3307)
obj5=Mysql('1.1.1.4',3308)
print(obj3 is obj4) #False

四、属性查找

结合python继承的实现原理+元类重新看属性的查找会是什么样，

class Mymeta(type): #只有继承了type类才能称之为一个元类，否则就是一个普通的自定义类
    n=444

    def __call__(self, *args, **kwargs): #self=<class '__main__.StanfordTeacher'>
        obj=self.__new__(self)
        self.__init__(obj,*args,**kwargs)
        return obj

class Bar(object):
    n=333

class Foo(Bar):
    n=222

class StanfordTeacher(Foo,metaclass=Mymeta):
    n=111

    school='Stanford'

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

    def say(self):
        print('%s says welcome to the Stanford to learn Python' %self.name)


print(StanfordTeacher.n) #自下而上依次注释各个类中的n=xxx，然后重新运行程序，发现n的查找顺序为StanfordTeacher->Foo->Bar->object->Mymeta->type

属性查找分成两层，一层是对象层（基于c3算法的MRO）的查找，另外一个层则是类层（即元类层）的查找
查找顺序：

  1. 先对象层：StanfordTeacher->Foo->Bar->object
  2. 然后元类层：Mymeta->type

在这里插入图片描述

详见e鸡欧n老师的博客

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转载自blog.csdn.net/msmso/article/details/108080557
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