面向对象进阶之元类

6. 元类

Python 中一切皆对象，对象是由类实例化产生的。那么类应该也有个类去产生它，利用 type() 函数我们可以去查看：

class A:pass
a1 = A()
print(type(a1))
print(type(A))

<class '__main__.A'>
<class 'type'>

由上可知，a1 是类 A 的对象，而 A 是 type 类产生的对象。
当我们使用 class 关键字的时候，Python 解释器在加载 class 关键字的时候会自动创建一个对象（但是这个对象非类实例产生的对象）。

6.1 什么是元类

元类是类的类，也就是类的模板。用于控制创建类，正如类是创建对象的模板一样。

在 Python 中，type 是一个内建的元类，它可以用来控制生成类。Python 中任何由 class 关键字定义的类都 type 类实例化的对象。

6.2 定义类的两种方法

使用 class 关键字定义：

class Foo:pass

使用 type() 函数定义：

type() 函数有三个参数：第一个为类名（str 格式），第二个为继承的父类（tuple），第三个为属性（dict）。

x = 2
def __init__(self, name, age):self.name = nameself.age = agedef test(self):print('Hello %s' % self.name)Bar = type('Bar', (object,), {'x': 1, '__init__': __init__, 'test': test, 'test1': test1})  # 类属性、函数属性
print(Bar)
print(Bar.__dict__)b1 = Bar('rose', 18)
b1.test()

<class '__main__.Bar'>
{'x': 1, '__init__': <function __init__ at 0x00000000055A6048>, 'test': <function test at 0x00000000055A60D0>, 'test1': <function test1 at 0x0000000005596BF8>, '__module__': '__main__', '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Bar' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Bar' objects>, '__doc__': None}
Hello rose

6.3 __init__ 与 __new__

构造方法包括创建对象和初始化对象，分为两步执行：先执行 __new__，再执行 __init__。

• __new__：在创建对象之前调用，它的任务是创建对象并返回该实例，因此它必须要有返回值，是一个静态方法。
• __init__：在创建对象完成后被调用，其功能是设置对象属性的一些属性值。

也就是 __new__创建的对象，传给 __init__ 作为第一个参数（即 self）。

class Foo:def __init__(self):print('__init__方法')print(self)def __new__(cls，*args, **kwargs):print('__new__方法')print(cls, args, kwargs)ret = object.__new__(cls，*args, **kwargs)   # 创建实例对象print(ret)return ret
f1 = Foo()

__new__方法
<class '__main__.Foo'> () {}		# Foo 类本身
<__main__.Foo object at 0x00000000055AFF28>		# 类的实例对象
__init__方法
<__main__.Foo object at 0x00000000055AFF28>

总结

• __new__ 至少要有一个参数 cls，代表要实例化的类，由解释器自动提供。必须要有返回值，可以返回父类出来的实例，或直接 object 出来的实例。
• __init__ 的第一个参数 self 就是 __new__ 的返回值。

6.4 自定义元类

如果一个类没有指定元类，那么它的元类就是 type，也可以自己自定义一个元类。

class MyType(type):def __init__(self, a, b, c):    # self：Bar   a：Bar  b：() 父类  c：属性字典print(self)   print('元类 init 执行~')def __call__(self, *args, **kwargs):print('call 方法执行~')obj = object.__new__(self)     # Bar 产生实例对象，即 b1print(obj)self.__init__(obj, *args, **kwargs)  # Bar.__init__(b1, name)return objclass Bar(metaclass=MyType): # Bar = MyType('Bar', (object,), {}) 触发 MyType 的 __init__() def __init__(self, name):   # self：f1self.name = nameb1 = Bar('rose')   # Bar 也是对象，对象加括号，触发 __call__()
print(b1.__dict__)

<class '__main__.Bar'>
元类 init 执行~
call 方法执行~
<__main__.Bar object at 0x00000000055D3F28>
{'name': 'rose'}

加载完程序后，首先执行 metaclass=MyType，它相当于 Bar = MyType('Bar', (object,), {})，它会执行 MyType 的 __init__ 执行。

再接着执行 b1=Bar('rose) ，因为 Bar 也是对象，对象加括号就会触发 __call__() 方法，再由 __new__() 方法产生实例对象，最后返回。

总结

• 元类是类的模板，其功能是产生类对象，那么就可以模拟通过 __new__() 产生一个类的对象，并返回。
• 一切皆对象，那么类也是个对象，它是由 type 产生。