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Python培训笔记-元类相关知识

  • 发布:Python培训
  • 来源:Python编程时光
  • 时间:2019-11-01 13:38

知识点:

类是如何产生的

如何使用type创建类

理解什么是元类

使用元类的意义

元类实战:ORM

1. 类是如何产生的类是如何产生?

很多人只知道使用继承的表面形式来创建一个类,却不知道其内部真正的创建是由type来创建的。

type?这不是判断对象类型的函数吗?

是的,type通常用法就是用来判断对象的类型。但除此之外,他最大的用途是用来动态创建类。当Python扫描到class的语法的时候,就会调用type函数进行类的创建。

2. 如何使用type创建类首先,type()需要接收三个参数

类的名称:若不指定,也要传入空字符串:""

父类:注意以tuple的形式传入,若没有父类也要传入空tuple:(),默认继承object

绑定的方法或属性:注意以dict的形式传入

来看个例子

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3. 理解什么是元类什么是类?

可能谁都知道,类就是用来创建对象的「模板」。

那什么是元类呢?一句话通俗来说,元类就是创建类的「模板」。

为什么type能用来创建类?因为它本身是一个元类。使用元类创建类,那就合理了。

type是Python在背后用来创建所有类的元类,我们熟知的类的始祖 object 也是由type创建的。更有甚者,连type自己也是由type自己创建的。

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如果要形象的来理解的话,就看下面这三行话。

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反过来看

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来看下实例

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4. 使用元类的意义

正常情况下,我们都不会使用到元类。但是这并不意味着,它不重要。假如某一天,我们需要写一个框架,很有可能就需要用到元类。

但是,为什么要用它呢?不要它会怎样?

经过我的总结,元类的作用过程如下

1、拦截类的创建

2、拦截下后,进行修改

3、修改完后,返回修改后的类

很明显,使用元类,是要对类进行定制修改。使用元类来动态生成元类的实例,而99%的开发人员是不需要动态修改类的,因为这应该是框架才需要考虑的事。

但是,这样说,你一定不会服气,到底元类用来干什么?其实元类的作用就是创建API,一个最典型的应用是 Django ORM。

5. 元类实战:ORM使用过Django ORM的人都知道,有了ORM,使得我们操作数据库,变得异常简单。

ORM的一个类(User),就对应数据库中的一张表。id,name,email,password 就是字段。

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如果我们要插入一条数据,我们只需这样做

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通常用户层面,只需要懂应用,就像上面这样操作就可以了。

但是今天我并不是来教大家如何使用ORM,我们是用来探究ORM内部究竟是如何实现的。我们也可以自己写一个简易的ORM。

从上面的User类中,我们看到StrField和IntField,从字段意思上看,我们很容易看出这代表两个字段类型。字段名分别是id,username,email,password。

StrField和IntField在这里的用法,叫做属性描述符,属性描述符可以实现对属性值的类型,范围等一切做约束,意思就是说变量id只能是int类型,变量name只能是str类型,否则将会抛出异常。

那如何实现这两个属性描述符呢?请看代码。

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我们看到User类继承自BaseModel,这个BaseModel里,定义了数据库操作的各种方法,譬如我们使用的save函数,也可以放在这里面的。所以我们就可以来写一下这个BaseModel类

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从BaseModel类中,save函数里面有几个新变量,

fields: 存放所有的字段属性

db_table:表名

注意:上面代码中class BaseModel(metaclass=ModelMetaClass)请替换成class BaseModel(object) 再阅读。这样更贴合思考顺序。

我们思考一下这个u实例的创建过程:

    type -> object -> BaseModel -> User -> u

这里会有几个问题。

    init的参数是User实例时传入的,所以传入的id是int类型,name是str类型。看起来没啥问题,若是这样,我上面的数据描述符就失效了,不能起约束作用。所以我们希望init接收到的id是IntField类型,name是StrField类型。

    同时,我们希望这些字段属性,能够自动归类到fields变量中。因为,做为BaseModel,它可不是专门为User类服务的,它还要兼容各种各样的表。不同的表,表里有不同数量,不同属性的字段,这些都要能自动类别并归类整理到一起。这是一个ORM框架最基本的。

    我们希望对表名有两种选择,一个是User中若指定Meta信息,比如表名,就以此为表名,若未指定就以类名的小写 做为表名。虽然BaseModel可以直接取到User的db_table属性,但是如果在数据库业务逻辑中,加入这段复杂的逻辑,显然是很不优雅的。

上面这几个问题,其实都可以通过元类的__new__函数来完成。

元类的__new__和普通类的可不一样,元类的__new__,可以获取到上层类的一切属性和方法,包括类名,魔法方法。

而普通类的__new__ 只能获取到实例化时外界传入的属性。

下面就来看看,如何用元类来解决这些问题呢?请看代码。

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至此,我们的简易ORM就已经成型。

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