Python 元类 metaclass 详解

2024-01-15 18:28
文章标签 python 详解 元类 metaclass

本文主要是介绍Python 元类 metaclass 详解,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

元类(metaclass)是 Python 中一个高级且相对较少使用的概念。元类可以被视为类的类,它控制类的创建过程。

一、基本概念

在 Python 中,一切皆对象。为了避免混淆,我们约定两个术语:

  • 类实例:当我们定义一个类时,实际上是在创建一个对象,这个对象就是类本身,我们将类本身这个对象称为 类实例

  • 类的实例:我们将使用类创建的实例称之为 类的实例

生活化的例子:

  • 我们可以将 元类 理解为 制作蛋糕模具的机床,将 理解为 制作蛋糕的模具
  • 制作蛋糕模具是元类创建的 类实例蛋糕 是蛋糕模具创建的 蛋糕类的实例

二、基本原理

元类 控制 类实例 的创建过程,其中 __new__ 方法用于创建 类实例,而 __init__ 方法用于初始化这个 类实例

控制 类的实例 的创建过程,其中 __new__ 方法用于创建 类的实例,而__init__方法用于初始化这个 类的实例

三、核心作用

元类的核心作用是控制类的创建过程,允许我们在类被实际创建之前修改它,这使得我们可以在类级别上进行高级的定制,例如添加额外的属性、修改类的行为等。

四、Demo 示例

示例 1:简单的元类

class SimpleMeta(type):registered_classes = []def __new__(cls, name, bases, dct):"""创建类实例"""print("Generate new instance")return super().__new__(cls, name, bases, dct)def __init__(cls, name, bases, dct):"""初始化类实例"""print("Init new instance")super().__init__(name, bases, dct)SimpleMeta.registered_classes.append(cls)class MyClass1(metaclass=SimpleMeta):passprint('========================================')class MyClass2(metaclass=SimpleMeta):passprint('========================================')print(f"Registered classes: {SimpleMeta.registered_classes}")

输出结果:

Generate new instance
Init new instance
========================================
Generate new instance
Init new instance
========================================
Registered classes: [<class '__main__.SimpleMeta'>, <class '__main__.SimpleMeta'>]

示例说明:

元类 SimpleMeta 中的 __init__ 方法在 __new__ 方法执行后被调用,用于收集已注册的类的信息,展示了元类的实际用途。

示例 2:蛋糕模具定制

class ShapeMeta(type):def __new__(cls, name, bases, dct):# 获取类的名称并根据不同的类名进行定制if name == 'RoundCake':# 定制化操作dct['shape'] = 'Round'if name == 'TriangleCake':# 定制化操作dct['shape'] = 'Triangle'return super().__new__(cls, name, bases, dct)class RoundCake(metaclass=ShapeMeta):passclass TriangleCake(metaclass=ShapeMeta):passmy_round_cake = RoundCake()
my_triangle_cake = TriangleCake()print(my_round_cake.shape)  # 输出 Round
print(my_triangle_cake.shape)  # 输出 Triangle

输出结果:

Round
Triangle

示例说明:

元类 ShapeMeta 根据类的名称控制类的形状属性,这里可以看出元类对类创建过程的控制。

综合示例:面向切面编程

import functoolsdef listening(func):@functools.wraps(func)def wrapper(self, *args, **kwargs):print(f'do something before calling function {func.__name__}')result = func(self, *args, **kwargs)print(f'do something after calling function {func.__name__}')return wrapperclass ListeningMeta(type):def __new__(cls, name, bases, dct):for key, value in dct.items():if callable(value) and not key.startswith("__"):dct[key] = listening(value)return super().__new__(cls, name, bases, dct)class MyClass(metaclass=ListeningMeta):def __init__(self, data):self._data = data@propertydef data(self):print(self._data)return self._datadef do_somthing(self):print(f'do_somthing with {self._data}')a = MyClass(1)
a.data
a.do_somthing()

输出结果:

1
do something before calling function do_somthing
do_somthing with 1
do something after calling function do_somthing

示例说明:

元类 ListeningMeta 展示了元类如何用于在不修改原始类代码的情况下添加额外的行为,实现面向切面编程的效果。

五、要点小结

  • 元类是类的类,用于控制类实例的创建过程和初始化过程。
  • __new__ 用于创建类实例,__init__ 用于初始化实例。
  • 元类的主要作用是允许在类被创建之前修改它,如添加属性、修改行为。
  • 元类适用于对类创建过程进行深度干预的特殊需求,对于大多数情况,普通类定义和继承已经足够,元类提供额外的灵活性。

这篇关于Python 元类 metaclass 详解的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/609801

相关文章

Java中Arrays类和Collections类常用方法示例详解

《Java中Arrays类和Collections类常用方法示例详解》本文总结了Java中Arrays和Collections类的常用方法,涵盖数组填充、排序、搜索、复制、列表转换等操作,帮助开发者高... 目录Arrays.fill()相关用法Arrays.toString()Arrays.sort()A

基于Python开发一个图像水印批量添加工具

《基于Python开发一个图像水印批量添加工具》在当今数字化内容爆炸式增长的时代,图像版权保护已成为创作者和企业的核心需求,本方案将详细介绍一个基于PythonPIL库的工业级图像水印解决方案,有需要... 目录一、系统架构设计1.1 整体处理流程1.2 类结构设计(扩展版本)二、核心算法深入解析2.1 自

从入门到进阶讲解Python自动化Playwright实战指南

《从入门到进阶讲解Python自动化Playwright实战指南》Playwright是针对Python语言的纯自动化工具,它可以通过单个API自动执行Chromium,Firefox和WebKit... 目录Playwright 简介核心优势安装步骤观点与案例结合Playwright 核心功能从零开始学习

Python 字典 (Dictionary)使用详解

《Python字典(Dictionary)使用详解》字典是python中最重要,最常用的数据结构之一,它提供了高效的键值对存储和查找能力,:本文主要介绍Python字典(Dictionary)... 目录字典1.基本特性2.创建字典3.访问元素4.修改字典5.删除元素6.字典遍历7.字典的高级特性默认字典

Python自动化批量重命名与整理文件系统

《Python自动化批量重命名与整理文件系统》这篇文章主要为大家详细介绍了如何使用Python实现一个强大的文件批量重命名与整理工具,帮助开发者自动化这一繁琐过程,有需要的小伙伴可以了解下... 目录简介环境准备项目功能概述代码详细解析1. 导入必要的库2. 配置参数设置3. 创建日志系统4. 安全文件名处

使用Python构建一个高效的日志处理系统

《使用Python构建一个高效的日志处理系统》这篇文章主要为大家详细讲解了如何使用Python开发一个专业的日志分析工具,能够自动化处理、分析和可视化各类日志文件,大幅提升运维效率,需要的可以了解下... 目录环境准备工具功能概述完整代码实现代码深度解析1. 类设计与初始化2. 日志解析核心逻辑3. 文件处

MySQL 主从复制部署及验证(示例详解)

《MySQL主从复制部署及验证(示例详解)》本文介绍MySQL主从复制部署步骤及学校管理数据库创建脚本,包含表结构设计、示例数据插入和查询语句,用于验证主从同步功能,感兴趣的朋友一起看看吧... 目录mysql 主从复制部署指南部署步骤1.环境准备2. 主服务器配置3. 创建复制用户4. 获取主服务器状态5

python生成随机唯一id的几种实现方法

《python生成随机唯一id的几种实现方法》在Python中生成随机唯一ID有多种方法,根据不同的需求场景可以选择最适合的方案,文中通过示例代码介绍的非常详细,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习... 目录方法 1:使用 UUID 模块(推荐)方法 2:使用 Secrets 模块(安全敏感场景)方法

一文详解如何使用Java获取PDF页面信息

《一文详解如何使用Java获取PDF页面信息》了解PDF页面属性是我们在处理文档、内容提取、打印设置或页面重组等任务时不可或缺的一环,下面我们就来看看如何使用Java语言获取这些信息吧... 目录引言一、安装和引入PDF处理库引入依赖二、获取 PDF 页数三、获取页面尺寸(宽高)四、获取页面旋转角度五、判断

Spring Boot中的路径变量示例详解

《SpringBoot中的路径变量示例详解》SpringBoot中PathVariable通过@PathVariable注解实现URL参数与方法参数绑定,支持多参数接收、类型转换、可选参数、默认值及... 目录一. 基本用法与参数映射1.路径定义2.参数绑定&nhttp://www.chinasem.cnbs