Python面向对象篇之元类，附Django Model核心原理

关于元类，我写过一篇，如果你只是了解元类，看下面这一篇就足够了。

Python面向对象之类的方法和属性

本篇是深度解剖，如果你觉得元类用不到，呵呵，那是因为你不了解Django。

在Python中有一个type类，所有的类都是基于type类生成的，可谓万物之母。

如此广袤无垠的python生态圈，都是由type产生出来的。

Python面向对象总计包含五大部分：

常用部分：

3.class(类，或者叫实例生成器)

4.instance(实例)

5.实例的各种属性与方法，我们平常使用python时，调用的就是它们。

不常用部分（类从何而来）：

1.type

2.metaclass(元类，或者叫类生成器)

两种方式创建类：

# 创建一个Hello类，拥有属性say_hello
class Hello():
    def say_hello(self, name='gregory'):
        print( 'Hello, %s.'% name)
# 从Hello类创建一个实例hello
hello =Hello()
# 使用hello调用方法say_hello
hello.say_hello()

def func(self, name='gregory'):
# 创建函数func
    print('Hi, %s.'% name)
Hi= type('Hi', (object,), dict(say_hello=func))
# 通过type创建Hi class
hello=Hi()
hello.say_hello()

效果一样的。

Hi= type('Hi', (object,), dict(say_hello=func))

第一个参数： 类名。我是谁。

第二个参数：当前类的基类。我从哪里来，也就是我的“父类”，以上实例中我的父类是“object”——python中一种非常初级的类。

第三个参数：类的成员。我要到哪里去，将需要调用的方法和属性包含到一个字典里，再作为参数传入。以上实例中，say_hello方法包装进了字典中。

type可以直接生成类（class），但也可以先生成元类（metaclass），再使用元类批量定制类（class）。

元类均被命名后缀为Metalass，元类的生命周期：

class SayMetaClass(type):
    #元类是由“type”衍生而出，所以父类需要传入type。
    def __new__(cls, name, bases, attrs):
        #元类的操作都在 __new__中完成，它的第一个参数是将创建的类，之后的参数即是三大永恒命题：类名，基类，类的成员。

        attrs['say_'+ name] =lambda self, value, saying=name:print(saying + ','+ value +'!')
        #创造属性和方法，由元类创建的类叫“Hello”，那创建时就自动有了一个叫“say_Hello”的类方法
        # 然后又将类的名字“Hello”作为默认参数saying，传到了方法里面。
        # 然后把hello方法调用时的传参作为value传进去，最终打印出来。

        return type.__new__(cls, name, bases, attrs)
        #传承类名，父类，属性

class Hello(object, metaclass =SayMetaClass):
    # 创建类，通过元类创建的类，第一个参数是父类，第二个参数是metaclass
    pass

hello =Hello()# 创建实列
hello.say_Hello( 'gregory')# 调用实例方法

class Nihao(object,metaclass=SayMetaClass):
    pass

nihao=Nihao()
nihao.say_Nihao("greg 李")

应用：Django的核心思想是“Object Relational Mapping”，即对象-关系映射，简称ORM。

这是Django的一大难点，但学完了元类，一切变得清晰。你对Django的理解将更上一层楼！

通过元类创建ORM

class Field(object):
    def __init__(self, name, column_type):
        self.name = name
        self.column_type = column_type

    def __str__(self):
        return '<%s:%s>'% (self.__class__.__name__,self.name)

class StringField(Field):
    def __init__(self, name):
        super(StringField,self).__init__(name,'varchar(100)')

class IntegerField(Field):
    def __init__(self , name):
        super(IntegerField,self).__init__(name,'bigint')

class ModelMetaclass(type):
    def __new__(cls, name, bases, attrs):
        if name=='Model':
            return type.__new__(cls, name, bases, attrs)
        print('Found model: %s' % name)
        mappings = dict()
        for k, v in attrs.items():
            if isinstance(v, Field):
                print('Found mapping: %s ==> %s' % (k, v))
                mappings[k] = v
        for k in mappings.keys():
            attrs.pop(k)
        attrs['__mappings__'] = mappings # 保存属性和列的映射关系
        attrs['__table__'] = name # 假设表名和类名一致
        return type.__new__(cls, name, bases, attrs)

class Model(dict, metaclass=ModelMetaclass):
    def __init__(self, **kwarg):
        super(Model, self).__init__(**kwarg)

    def __getattr__(self, key):
        try:
            return self[key]
        except KeyError:
            raise AttributeError("'Model' object has no attribute '%s'" % key)

    def __setattr__(self, key, value):
        self[key] = value

    # 模拟建表操作
    def save(self):
        fields = []
        args = []
        for k, v in self.__mappings__.items():
            fields.append(v.name)
            args.append(getattr(self, k, None))
        sql = 'insert into %s (%s) values (%s)' % (self.__table__, ','.join(fields), ','.join([str(i) for i in args]))
        print('SQL: %s' % sql)
        print('ARGS: %s' % str(args))

class User(Model):
    # 定义类的属性到列的映射：
    id = IntegerField('id')
    name = StringField('username')
    email = StringField('email')
    password = StringField('password')

u = User(id=12345, name='Gregory', email='292409083@qq.com', password='iamgreg')
u.save()

这是Django中的Model版块核心原理！

运行结果：

Found model: User
Found mapping: id ==> <IntegerField:id>
Found mapping: name ==> <StringField:username>
Found mapping: email ==> <StringField:email>
Found mapping: password ==> <StringField:password>
SQL: insert into User(id,username,email,password) values (12345,Gregory,292409083@qq.com,iamgreg)
ARGS: [12345, 'Gregory', '292409083@qq.com', 'iamgreg']