Python之元类详细解析

一、补充内置函数isinstance和issubclass

1、isinstance是判断一个对象是不是由一个对象产生的

 class Foo:
     pass

 obj=Foo()

 print(isinstance(obj,Foo))        #判断一个对象是否是由某个类调用产生

 # 在python3中统一类与类型的概念
 d={'x':1} #d=dict({'x':1} #)    #类即类型，d是一个对象，dict是一个类，d是由调用dict产生的对象

 print(type(d) is dict)          #type也可以判断数据类型，但这并不是type的的主要功能，其实type是一个元类
 print(isinstance(d,dict))  

2、issubclass是判断一个l类是不是另外一个类的子类

# issubclass()
class Parent:
    pass

class Sub(Parent):
    pass

print(issubclass(Sub,Parent))        #判断类Sub是不是Parent是不是的子类，是布尔值为True
print(issubclass(Parent,object))

二、反射

'''
1、什么是反射
    通过字符串来操作类或者对象的属性

2、如何用
    hasattr
    getattr
    setattr
    delattr

'''

class People:
    country='China'
    def __init__(self,name):
        self.name=name

    def eat(self):
        print('%s is eating' %self.name)

peo1=People('egon')
# hasattr:判断-------(对象)---------中有没有一个------(字符串形式的属性)-------对应的数据属性或函数属性,结果是一个bool值
print(hasattr(peo1,'eat')) #效果等价：peo1.eat #

# getattr:判断-------(对象)---------中有没有一个------(字符串形式的属性)-------对应的数据属性或函数属性,如果有对应的数据属性，返回的是数据属性对应的值，如果有对应的函数属性返回的是一个内存地址
print(getattr(peo1,'eat')) #peo1.eat      #类中有这个属性，返回的是一个内存地址
print(getattr(People,'country'))          #类中有数据属性，返回的是数据属性对应的属性值
print(getattr(peo1,'xxxxx',None))         #None是一个默认值，如果类中没有这个数据属性、函数属性就会将默认值返回，如果没有默认值，类中也没有字符串对应的属性，就会报错

# setattr:判断-------(对象)---------中有没有一个------(字符串)-------对应的数据属性，有可以对其属性值进行修改，没有添加新的属性
setattr(peo1,'age',18) #peo1.age=18   #可以给对象添加新的属性
setattr(peo1,'name','alex')           #可以修改对象的属性值
print(peo1.age)
print(peo1.name)

# print(peo1.__dict__)
# delattr:判断-------(对象)---------中有没有一个------(字符串形式的属性)-------对应的数据属性或函数属性,有可以将其删除
delattr(peo1,'name') #del peo1.name
print(peo1.__dict__)
delattr(peo1,'eat')        #-----会报错，setattr和delattr只会对自己名称空间的名字做修改和删除，并不能改变类名称空间中的属性名

'''重点'''
# 反射的应用：
class Ftp:
    def __init__(self,ip,port):
        self.ip=ip
        self.port=port

    def get(self):
        print('GET function')

    def put(self):
        print('PUT function')

    def run(self):
        while True:
            choice=input('>>>: ').strip()       #模拟用户实际输入对应的命令是一个字符串，所以此时就要用到映射
            '''方法一'''
            # # print(choice,type(choice))
            # if hasattr(self,choice):             #判断用户输入的字符串形式的属性名是否存在，拿到一个返回的bool值
            #     method=getattr(self,choice)      #输入的字符串形式的属性名存在，通过属性名拿到绑定方法的内存地址
            #     method()                         #绑定方法加括号即调用
            # else:
            #     print('输入的命令不存在')

            '''方法二'''
            method=getattr(self,choice,None)       #如果用户输入的字符串形式的属性值存在，则直接拿到该属性的绑定方法的内存地址返回，属性是不存在，返回None
            if method is None:
                print('输入的命令不存在')
            else:
                method()                           #函数属性的内存地址加括号直接调用

conn=Ftp('1.1.1.1',23)                             #类加括号，产生一个空对象，并对对象通过__init__进行初始化
conn.run()                                         #将对象绑定给方法，会将对象当做第一个参数自动传入

三、自定义方法来定义类的功能

1、__str__方法-------会在打印对象的时候自动触发

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

    #在对象被打印时，自动触发，应该在该方法内采集与对象self有关的信息，然后拼成字符串返回
    def __str__(self):
        # print('======>')
        return '<name:%s age:%s>' %(self.name,self.age)     #返回的必须是字符串，否则就会报错
obj=People('egon',18)
obj1=People('alex',18)
print(obj)                  #obj.__str__()        #没有__str__打印对象的结果就是一个内存地址，
                            # 但是有了__str__我们就可以拼接任意我们想要的样式，此时在打印对象就会得到我们拼接的结果
print(obj)  #obj.__str__()
print(obj)  #obj.__str__()
print(obj1)  #obj1.__str__()

""" 默认就有str,只是返回的是内存地址，我们可以通过设置str,可以通过打印对象打印出好看的格式，而不是只是单纯的打印出一个内存地址"""

d={'x':1} #d=dict({'x':1})
print(d)  #打印d这个对象是一个字典，而不是像上面一样是一个内存地址，是因为dict内一定自带了一个__str__,在打印对象的时候自动触发

2、__del__会在对象被删除时自动触发

# """1、__del__析构方法"""
# # __del__会在对象被删除时自动触发
class People:
    def __init__(self,name,age):
        self.name=name
        self.age=age
        self.f=open('a.txt','rt',encoding='utf-8')      #打开该文件占用两方面的资源，一是应用程序即Python解释器，Python会自动回收，另一方面是系统资源，要手动关闭

    def __del__(self):               #删除对象是自动触发
        print('run=-====>')
        # 做回收系统资源相关的事情
        self.f.close()            #删除应用程序资源要在关闭系统资源之后，要不就会出现系统资源无法关闭，白白占用资源

obj=People('egon',18)

print('主')             #系统程序运行完毕，回收资源，会自动触发__del__的执行，所以先打印：'主'，再打印：'run=-====>'

四、元类

'''
1、什么是元类
    在python中一切皆对象，那么我们用class关键字定义的类本身也是一个对象
    负责产生该对象的类称之为元类，即元类可以简称为类的类

    class Foo: # Foo=元类()        #一切皆对象，类加括号产生对象
        pass
2、为何要用元类
    元类是负责产生类的，所以我们学习元类或者自定义元类的目的
    是为了控制类的产生过程，还可以控制对象的产生过程

3、如何用元类

'''
#1、储备知识：内置函数exec的用法
cmd="""
x=1
def func(self):
    pass
"""
class_dic={}
exec(cmd,{},class_dic)     #exec会将cmd字符串中的代码拿出来执行一次，将产生的名字丢掉事先定义好的class_dic空字典中

print(class_dic)            #{'x': 1, 'func': <function func at 0x00000267165F92F0>}

#2、创建类的方法有两种
# 大前提：如果说类也是对象的话，那么用class关键字去创建类的过程也是一个实例化的过程
# 该实例化的目的是为了得到一个类，调用的是元类
#2.1 方式一：用的默认的元类type
class People: #People=type(...)--------默认的元类type实例化出一个对象Pelple,实例化的结果也是一个对象
    country='China'
    def __init__(self,name,age):
        self.name=name
        self.age=age

    def eat(self):
        print('%s is eating' %self.name)
peo=People('EGON',18)
print(peo)               #------------<__main__.People object at 0x000001F635282E10>*********调用类实例化出对象
print(type(People))      #------------<class 'type'>*****************************************调用元类实例化出类

"""重点"""
#2.1.1 创建类的3个要素：类名，基类，类的名称空间
class_name='People'         #类名，是一个字符串，---------由上面的class定义类我们知道，创建类的三要素：类名，基类，类的名称空间
class_bases=(object,)       #基类，----------------------我们通过__bases__,知道基类是一个元组的形式
class_dic={}                #类的名称空间，---------------通过__dict__,知道类的名称空间的是一个字典
class_body="""
country='China'
def __init__(self,name,age):
    self.name=name
    self.age=age

def eat(self):
    print('%s is eating' %self.name)
"""                          #--------将类体代码放到一个字符串中
exec(class_body,{},class_dic)#执行字符传中的代码，将产生的名字方到class_dic的名称空间中，即之前定义类将产生的名字放到类的名称空间中

# 准备好创建类的三要素
# print(class_name)        #-------People
# print(class_bases)       #-------(<class 'object'>,)
# print(class_dic)         #-------{'country': 'China', '__init__': <function __init__ at 0x00000222D55F92F0>, 'eat': <function eat at 0x00000222DC618BF8>}

# People=type(类名，基类，类的名称空间)                #调用元类就可以产生一个类这个对象
People1=type(class_name,class_bases,class_dic)      #将事先定义好的类的三要素放到当做参数传给元类，调用元类即产生对象
print(People1)             #--------<class '__main__.People'>自定义类产生的结果
obj1=People1('egon',18)
print(People)              #--------<class '__main__.People'>，class定义类产生的结果
obj=People('egon',18)

obj1.eat()
obj.eat()

"""----------------------------------------重点----------------------------------------"""
#2.2 方式二：用的自定义的元类
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
    def __init__(self,class_name,class_bases,class_dic):
        print(self) #现在是People
        print(class_name)
        print(class_bases)
        print(class_dic)
        super(Mymeta,self).__init__(class_name,class_bases,class_dic) #重用父类的功能

# 分析用class自定义类的运行原理（而非元类的的运行原理）：
#1、拿到一个字符串格式的类名class_name='People'
#2、拿到一个类的基类们class_bases=(obejct,)
#3、执行类体代码，拿到一个类的名称空间class_dic={...}------------------前三步就是造类的三要素
#4、调用People=type(class_name,class_bases,class_dic)----------------调用元类（类）产生类（对象）------------调用类产生对象
class People(object,metaclass=Mymeta): #People=Mymeta(类名,基类们,类的名称空间)------metaclass=Mymeta是自定义的元类名
    country='China'
    def __init__(self,name,age):
        self.name=name
        self.age=age

    def eat(self):
        print('%s is eating' %self.name)
"""----------------------------------------重点----------------------------------------"""

"""应用：自定义元类控制类的产生过程，类的产生过程其实就是元类的调用过程------（对象的产生过程就是调用类的过程）"""
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---------------必须要继承type类
    def __init__(self,class_name,class_bases,class_dic):                                      #在自定义类之上添加逻辑判断
        if class_dic.get('__doc__') is None or len(class_dic.get('__doc__').strip()) == 0:    #必须有文档注释，且不为空
            raise TypeError('类中必须有文档注释，并且文档注释不能为空')
        if not class_name.istitle():                                                          #类的首字母必须大写
            raise TypeError('类名首字母必须大写')
        super(Mymeta,self).__init__(class_name,class_bases,class_dic)                         #重用父类的功能

class People(object,metaclass=Mymeta): #People=Mymeta('People',(object,),{....})
    """这是People类"""
    country='China'
    def __init__(self,name,age):
        self.name=name
        self.age=age

    def eat(self):
        print('%s is eating' %self.name)

#3 储备知识：__call__
class Foo:
    def __call__(self, *args, **kwargs):
        print(self)      #<__main__.Foo object at 0x000002193E892E10>
        print(args)       #(1, 2, 3)----------------*args接收位置参数，存成元组的形式
        print(kwargs)     #{'x': 1, 'y': 2}---------**kwargs接收关键字参数，存成字典的形式

obj=Foo()          #调用类不会自动触发，会在调用对象时自动触发，通过self也可以看出，是调用对象时自动触发

# # 要想让obj这个对象变成一个可调用的对象，需要在该对象的类中定义一个方法__call__方法
# # 该方法会在调用对象时自动触发
# obj(1,2,3,x=1,y=2) #调用对象时自动触发__call__方法，并将对象自动传入

"""-----------------------------------------------重点---------------------------------------------"""
# 4、自定义元类来控制类的调用的过程，即类的实例化过程
class Mymeta(type):

    def __call__(self, *args, **kwargs):          #会在调用对象时自动触发，此时的对象时一个类，即People
        # print(self) # self是People
        # print(args)
        # print(kwargs)
        # return 123
        """调用类产生一个对象，发生两件事"""       #和class定义类，调用类一样发生两件事
        # 1、先造出一个People的空对象
        obj=self.__new__(self)                   #造出了一个自定义类People的空对象
        # 2、为该对空对象初始化独有的属性
        # print(args,kwargs)
        self.__init__(obj,*args,**kwargs)        #对空对象进行初始化，空对象传入，以及参数原封不动的传入

        # 3、返回一个初始好的对象
        return obj                               #将造出的对象返回，

'''**********************************看成一个对象************************************************'''
class People(object,metaclass=Mymeta):           #自定义类People，元类是Mymeta,元类必须继承type类，否则就不是元类
    country='China'
    def __init__(self,name,age):
        self.name=name
        self.age=age

    def eat(self):
        print('%s is eating' %self.name)

    def __new__(cls, *args, **kwargs):           #对象自己中有__new__属性,先从对象自己的名称空间中找，自己没有在到自己的类中找
        print(cls)
        # cls.__new__(cls) # 错误                 #自己有调用了自己的__new__,这样就出现无线递归，所以会报错
        obj=super(People,cls).__new__(cls)       #自己中有，我们任然让其取继承父类中的__new__属性,来产生一个空对象，然后将对象初始化，拿到一个返回值
        return obj
'''**********************************看成一个对象************************************************'''

"""-----------------------------------------------重点---------------------------------------------"""

# 分析：调用Pepole的目的
#1、先造出一个People的空对象
#2、为该对空对象初始化独有的属性
# obj1=People('egon1',age=18)
# obj2=People('egon2',age=18)
# print(obj1)
# print(obj2)

# obj=People('egon',age=18)
# print(obj.__dict__)
# print(obj.name)
# obj.eat()