eval、exec及元类、单例实现的5种方法

eval内置函数

# eval内置函数的使用场景：
#   1.执行字符串会得到相应的执行结果
#   2.一般用于类型转化，该函数执行完有返回值，得到dict、list、tuple等
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dic_str = "{'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}"
print(eval(dic_str))
​
list_str = "[1, 2, 3, 4, 5]"
print(eval(list_str))
​
tuple_str = "(1, 2, 3, 4, 5)"
print(eval(tuple_str))

exec内置函数

# exec应用场景
# 1.执行字符串没有执行结果(没有返回值)
# 2.将执行的字符串中产生的名字形成对应的局部名称空间
# 3.可以操作全局与局部两个名称空间，一般不用关心全局名称空间
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source = '''
name = 'Bob'
age = 20
'''
class A:
    pass
a = A()
​
dic = {}
exec(source, {}, dic)
a.__dict__ = dic   # dic = {‘name': 'Bob', 'age': 20}
print(a.__dict__)
print(a.name)
print(a.age)

元类

# 元类：类的类
# 通过class产生的类，也是对象，而元类就是用来产生该对象的类
local_str = """
def __init__(self, name, age):
    self.name = name
    self.age = age
def study(self):
    print(self.name + '在学习')
"""
local_dic = {}
exec(local_str, {}, local_dic)
Student = type('Student', (), l_d)
print(Student)
​
​

type产生类

# 类是type的对象，可以通过type(参数)来创建类
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# type(name, bases, namespace)
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s = '''
my_a = 10
my_b = 20
def __init__(self):
    pass
@classmethod
def print_msg(cls, msg):
    print(msg)
'''
namespace = {}
exec(s, {}, namespace)
​
Student = type('Student', (object, ), namespace)
​
stu = Student()

自定义元类

# 元类：所有自定义的类本身也是对象，是元类的对象，所有自定义的类本质上是由元类实例化出来了
Student = type('Student', (object, ), namespace)
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class MyMeta(type):
    # 在class Student时调用：Student类的创建 => 来控制类的创建
    
    # 自定义元类，重用init方法的目的：
    # 1.该方法是从type中继承来的，所以参数同type的init
    # 2.最终的工作(如果开辟空间，如果操作内存)还是要借助type
    # 3.在交给type最终完成工作之前，可以对类的创建加以限制 *****
    def __init__(cls, class_name, bases, namespace):
        # 目的：对class_name | bases | namespace加以限制 **********************
        super().__init__(class_name, bases, namespace)
    
    # 在Student()时调用：Student类的对象的创建 => 来控制对象的创建
    
    # 自定义元类，重写call方法的目的：
    # 1.被该元类控制的类生成对象，会调用元类的call方法
    # 2.在call中的返回值就是创建的对象
    # 3.在call中
    #       -- 通过object开辟空间产生对象
    #       -- 用被控制的类回调到自己的init方法完成名称空间的赋值
    #       -- 将修饰好的对象反馈给外界
    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        # 目的：创建对象，就可以对对象加以限制 **********************
        obj = object.__new__(cls)  # 通过object为那个类开辟空间
        cls.__init__(obj, *args, **kwargs)  # 调回当前被控制的类自身的init方法，完成名称空间的赋值
        return obj
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# 问题：
# 1.继承是想获得父级的属性和方法，元类是要将类的创建与对象的创建加以控制
# 2.类的创建由元类的__init__方法控制
#       -- 元类(class_name, bases, namespase) => 元类.__init__来完成实例化
# 3.类的对象的创建由元类的__call__方法控制
#       -- 对象产生是需要开辟空间，在__call__中用object.__new__()来完成的
class Student(object, metaclass=MyMeta):
    pass
​
# class Student:  <=>  type(class_name, bases, namespace)
​
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class A(type):
    def __init__(cls, class_name, bases, namespace):
        print('父类init run')
        super().__init__(class_name, bases, namespace)

    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        print('父类的call run')
        obj = object.__new__(cls)
        cls.__init__(obj, *args, **kwargs)
        # obj = super().__call__(*args, **kwargs)
        return obj

    def __new__(mcs, *args, **kwargs):
        print('父类的new run')
        obj = super().__new__(mcs, *args, **kwargs)
        return obj

class B(metaclass=A):
    def __init__(self, name):
        print('子类的init run')
        self.name = name

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        print('子类的new run')
        obj = object.__new__(cls)
        return obj

a = B('bob')
print(a.__dict__)

'''
父类的new run
父类init run
父类的call run
子类的new run
子类的init run
{'name': 'bob'}
'''

单例

# 单例：一个类只能产生一个实例
# 为什么要有单例：
# 1.该类需要对象的产生
# 2.对象一旦产生，在任何位置再实例化对象，只能得到第一次实例化出来的对象
# 3.在对象唯一创建后，可以通过属性修改或方法间接修改属性，来完成数据的更新，不能通过实例化方式更新数据
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## 单例
​
```python
#实现单例方法1--类方法及类封装属性
class Song:
    __instance = None
    def __init__(self):
        pass
    @classmethod
    def getInstance(cls):
        if cls.__instance == None:
            cls.__instance = cls()
        return cls.__instance
s1 = Song.getInstance()
s2 = Song.getInstance()
print(s1, s2)
​
#实现单例方法2--装饰器
```
​
```python
def singleton(cls):
    _instance = None
    def getInstance(*args, **kwargs):
        nonlocal _instance
        if _instance == None:
            _instance = cls(*args, **kwargs)
        return _instance
    return getInstance
​
@singleton
class A:
    def __init__(self, num):
        self.num = num
print(A(1), A(2), A(3))
​
#实现单例方法3--重用__new__方法
```
​
```python
class A:
    __instance = None
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if cls.__instance == None:
            cls.__instance = super().__new__(cls)
        return cls.__instance
print(A(), A())
​
#实现单例方法4--模块导入（原理：一个模块只有在第一次导入时才会编译执行，之后都是从内存中寻找）
```
​
```python
# single_module.py
class Single:
    pass
singleton = Single()
​
# 测试文件
from single_module import singleton
print(singleton)
print(singleton)
​
​
#实现单例方法5--自定义元类，并将__call__方法重用
class SingleMeta(type):
    __instance = None
    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        if SingleMeta.__instance == None:
            SingleMeta.__instance = object.__new__(cls)
            cls.__init__(SingleMeta.__instance, *args, **kwargs)
        return SingleMeta.__instance
​
​
class Songs(metaclass=SingleMeta):
    def __init__(self):
        pass
    pass
​
​
s1 = Songs()
s2 = Songs()
print(s1, s2)
​
```