动态类型也是类型
python 是一种动态类型语言,换句话说每个变量可以在程序里任何地方改变它的类型。想要获取变量的类型信息,可以使用 type
:
>>> a = 2
>>> type(a)
int
>>> a = '1'
>>> type(a)
str
>>> type(str)
type
>>> type(type)
type
>>> class Test1 (object):
pass
>>> class Test2 (Test1):
pass
>>> a = Test1()
>>> b = Test2()
>>> type(a) is Test1
True
>>> type(b) is Test2
True
从上面的例子可以得到下面的结论:
- 每个变量都有自己的类型
- 变量的类型是可以随时改变的
type
只会返回对象的直接type
,就是定义该对象的类- 类的
type
还是type
,这说明 type 定义了 python 中所有类的某些基本属性
type 的第二种用法
上面提到了 type
的一种用法,查看 python 对象的类型。type
的另外一个用法就比较独特:生成类。
Help on class type in module __builtin__:
class type(object)
| type(object) -> the object's type
| type(name, bases, dict) -> a new type
来我们看一下 type 到底怎么用!
一般情况下,类的定义式这样的:
class Foo(object):
"""A class that does nothing."""
def __init__(self):
self.a = 1
def magic(self):
return self.a
使用 type
也可以做到同样的效果:
def __init__(self):
self.a = 1
def magic(self):
return self.a
Foo = type('Foo', (object,), {"__doc__": "A class that does nothing.", "__init__": __init__, "magic": magic})
foo = Foo()
print foo
print foo.a # 1
print foo.magic # <bound method Foo.magic of <__main__.Foo object at 0x100fa5d50>>
print foo.magic() # 1
type
的三个参数分别是:
- name: 要生产的类名
- bases:包含所有基类的 tuple
- dict:类的所有属性,是键值对的字典
现在再回顾一下 “python 中一切皆对象”这句话,可能会更容易理解。
metaclass 就是类的类
我们在前面看到怎么使用 type
来动态创建类,其实在 python 内部也进行着同样的步骤。这就是 metaclass 的概念!
想弄明白 metaclass,我们要搞清楚 class。因为类似于 class 定义了 instance 的行为,metaclass 则定义了 class 的行为。可以说,class 是 metaclass 的 instance。
instance 创建的时候会调用 __init__
函数,类似的,class 创建的时候会调用 __new__
函数。通过自定义 __new__
函数,你可以在创建类的时候做些额外的事情:把这个类注册到某个地方作为记录或者后续的查询,给类注入一些属性,或者干脆替换成另外一个类。
当遇到类定义的时候,
class MyClass(object):
pass
不会立即去创建这个类,而是把这段代码当做正常的 code block 来执行,结果就是生成一个命名空间(namespace),就是包含了要生成类(class-to-be)所有属性的字典,然后才会调用 __new__
函数,把类名、类的父类、类的属性传递过去,生成这个类。
看到没有,上面一段话是不是很熟悉,没错,和我们使用 type
来创建类是一样的。
总结一下:metaclass 的功能是什么?根据类的信息,来创建这个类。没错,type
就是 python 自带的 metaclass。
创建自己的 metaclass
既然可以使用 type
来创建 python 标准的类,自然而然地,继承 type
这个类,覆盖已有的内置函数,就可以创建自己的 metaclsss。
下面的内容都会基于一个这样的并metaclass:它为要创建的类自动添加一个属性 __cizixs
。这个 metalcss 没有任何实际的意义,但可以帮助理解 metaclss 。
根据上面的思路,我们可以写出这样的代码:
class MyMetaclass(type):
def __init__(cls, name, bases, attrs):
cls.__cizixs = "Don't panic"
print("In MyMetaclass for {}".format(name))
super(MyMetaClass, cls).__init__(name, bases, attrs)
其实还可以覆写 __new__
函数来达到相同的目的:
class MyMetaclass(type):
def __new__(cls, name, bases, attrs):
attrs['__cizixs'] = "Don't panic"
print("In MyMetaclass for {}".format(name))
return super(MyMetaclss, cls).__new__(cls, name, bases, attrs)
class Foo(object):
__metaclass__ = MyMetaclass
pass
# In MyMetaclass for Foo
foo = Foo()
print foo.__cizixs # Don't panic
关于 __new__
和 __init__
的不同,就不在此讲述,感兴趣可以自行搜索。只想提一句,__new__
创建类,__init__
初始化类。所以 __new__
会在 __init__
之前被调用,而且 __new__
必须要返回新创建的类,__init__
不需要。
上面这段代码需要说明的几点:
__new__
函数就是类创建的时候可以使用的- 注意
__new__
是一个 classmethod,代码中参数cls
在这里就是<class '__main__.MyMetaclass'>
。 - 只要在类的定义里指定
__metaclss__
,那么这个类在创建的时候就会自动使用自定义的 metaclass,而不是系统默认的type
。 - 在创建类的时候,python 会按照这样的顺序去找要使用的 metaclass:
- 类定义时候的类变量
__metaclass__
- 类所在
MODULE
(就是当前文件)里的__metaclss__
变量 - 第一个父类定义的
__metaclas__
变量 - 系统默认的
type
metaclass
- 类定义时候的类变量
如果要控制类实例化 instance 的行为,还可以覆写 __call__
函数。