python学习笔记（十一）metaclass太难了QAQ

metaclass

除了使用type()动态创建类以外，要控制类的创建行为，还可以使用metaclass元类。 当我们定义了类以后，就可以根据这个类创建出实例，所以：先定义类，然后创建实例。 如果想创建类，就得用metaclass,先定义metaclass,然后创建类。 连接起来：先定义metaclass，创建类，最后创建实例。 metaclass允许你创建类 或者修改类，可以把类看成是metaclass创建出来的实例。

__init__是实例对象创建完成后被调用的，然后设置对象属性的一些初始值。 __new__是在实例创建之前被调用的，因为它的任务就是创建实例然后返回该实例，是个静态方法 也就是，__new__在__init__之前 被调用，__new__的返回值（实例）传递给__init__方法的第一个参数，然后__init__给这个实例 设置一些参数。 __new__至少要有一个参数cls,代表要实例化的类，此参数在 实例化时由python解释器自动提供 __new__必须要有返回值，返回实例化出来的实例，可以return父类__new__出来的实例，或者直接object的__new __出来的实例 __init__有一个参数self，就是这个__new__返回的实例，__init__在__new__的基础上可以完成一些其它初始化的动作，__init__不需要返回值 这一段参考 ：https://blog.csdn.net/qq_41020281/article/details/79638370

例：给自定义的Mylist增加一个自定义的add方法

#定义Listmetaclass,按照默认习惯，metaclass的 类名总是以Metaclass来定制类，以便清楚地表示这是一个metaclass #metaclass是类的模板 ，所以必须从‘type’类型派生 class ListMetaclass(type): def __new__(cls, name, bases, attrs): #至少要有一个参数cls attrs['add'] = lambda self, value:self.append(value) #这个类里面有add方法 return type.__new__(cls, name, bases, attrs) #有了ListMetaclass，我们在定义类的时候还要指示使用ListMetaclass来定制类，传入关键字参数metaclass class MyList(list, metaclass= ListMetaclass): pass

当传入关键字参数metaclass的时候，魔术就生效了，它指示Python解释器在创建MyList时，要通过 ListMetaclass.new()来创建，在此，我们可以修改类的定义，比如，加上新的方法，然后返回修改后的定义。 __new__（）方法接收到的参数依次是： 1.当前准备创建的类的对象； 2.类的名字； 3.类继承的父类集合； 4.类的方法集合。 测试一下MyList是否可以调用add()方法：

L = MyList（） L.add(1) print(L) 输出： [1]

通常直接在MyList上加add()方法是更简单，但会遇到需要通过metaclass修改类定义的，ORM就是典型的例子。 ORM全称‘Object Relational Mapping’，即对象-关系模型，就是把关系数据库的一行映射为 一个对象，也就是一个类对应一个表，这样写代码更简单，不用直接操作 SQL包。 要编写一个ORM框架，所有的类都只能动态定义，因为只有使用者才能根据表的结构定义处对应的类来。 让我们来尝试编写一个ORM框架 编写低层模块的第一步 ，就是先把调用接口写出来。比如，如果使用者使用这个ORM框架，想定义一个User类 来操作对应的数据库表User，我们期待他写出这样的代码：

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') #创建一个实例 u = User(id=1234, name='mitty', email='tst@orm.org', password='my-pwd') #保存到数据库 u.save()

type（‘类名’， （父类 ，），dict（方法名=函数名） ）

其中，父类model和属性类型StringField、IntegerField是由ORM框架提供的，剩下的魔方魔术方法比如save（）全部由metaclass自动 完成。虽然metaclass的编写比较复杂，但ORM的使用者用起来却异常简单。 例：按上面的接口来实现 ORM

# #编写 ModelMetaclass class ModelMetaclass(type): def __new__(cls, name, bases, attrs): #当前准备创建的类的对象，类的名字，类继承的父类集合，类的方法集合 if name == 'Model': #如果父类名是Model return type.__new__(cls, name, bases, attrs) print('Found model:%s' %name) mappings = dict() #定义一个dict for k, v in attrs.items(): #循环调用类 的方法 if isinstance(v, Field): #如果v是文件类型 print('Found mapping: %s ==> %s' %(k, v)) #输出k, v对 mappings[k] = v for k in mappings.keys(): #循环输出且删除元素 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) #基类Model class Model(dict, metaclass=ModelMetaclass): def __init__(self, **kw): #Model的初始化 super(Model,self).__init__(**kw) #调用父类的模型 def __getattr__(self, key): #get方法 try: return self[key] except KeyError: raise AttributeError(r" 'Model' object has no attribute '%s' " % key) def __setattr__(self, key, value): #set方法 self[key] = value def save(self): #保存 fields = [] params = [] args = [] for k , v in self.__mappings__.items(): fields.append(v.name) params.append('?') args.append(getattr(self, k, None)) sql = 'insert into %s (%s) values (%s) ' % (self.__table__, ',' .join(fields), ','.join(params)) print('SQL:%s' % sql) print('ARGS: %s' % str(args)) # #定义Field类，负责保存数据库表的字段名和字段类型 class Field(object): def __init__(self, name, column_type): #初始化 表 字段名和字段类型 self.name = name self.column_type = column_type def __str__(self): #直接对实例括号的话执行这个，获得 return '<%s:%s>' % (self.__class__.__name__, self.name) #__class__是查看对象所在的类，与type()一样，后面再点__name__就是输出这个实例的类名 #在field的基础上，进一步定义各种类型的field,比如StringField，IntegerField class StringField(Field): def __init__(self, name): #继承了Field的初始化 super(StringField, self).__init__(name, 'varchar(100)') #super表父类，父类直接括号，调用的是__str__，输出类名和实例名，再初始化表字段和字段类型varchar(100) class IntegerField(Field): def __init__(self, name): super(IntegerField, self).__init__(name, 'bigint') #super表父类，父类直接括号，调用的是__str__,输出类名和实例名，再初始化表字段和字段类型bigint打整型？ # 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=1234, name='Michael', email='test@orm.org', password='my-pwd') u.save() #创建一个实例 u = User(id=1234, name='mitty', email='tst@orm.org', password='my-pwd') #保存到数据库 u.save()

当用户定义一个class User（Model）时，Python解释器首先在当前类User的定义中查找metaclass,如果没有找到，就继续在父类Model中查找metaclass,找到了，就使用Model中定义的metaclass的ModelMetaclass来创建User类，也就是说metaclass可以隐式地继承到子类，但 子类自己却感觉不到。 在ModelMetaclass中，一共做了几件事情： ①排除掉对Model类的修改 ②在当前类（比如User）中查找定义的类的所有属性，如果找到一个Field属性，就把它保存到一个__mappings__的dict中，同时从类属性中删除该Field属性，否则，容易造成运行时错误（实例的属性会遮盖类的同名属性）； ③把表名保存到__table__中，这里简化为表名默认为类名。 在Model类中 ，就可以定义各种操作数据库的方法，save（），delete(),find(),update等等。 我们实现了save （）方法，把一个实例保存到数据库中。因为有表名，属性到 字段的映射和属性值的集合，就可以构造出 INSERT 语句。 编写代码试试：

u = User(id=12345, name='Michael', email='test@orm.org', password='my-pwd') u.save()

输出如下：

Found model: User Found mapping: email ==> <StringField:email> Found mapping: password ==> <StringField:password> Found mapping: id ==> <IntegerField:uid> Found mapping: name ==> <StringField:username> SQL: insert into User (password,email,username,id) values (?,?,?,?) ARGS: ['my-pwd', 'test@orm.org', 'Michael', 12345]

save（）方法已经打印出了可执行的SQL语句 ，以及参数列表，只需要真正连接到数据库 ，执行该SQL语句，就可以完成真正的功能。不到100行代码，我们就通过metaclass实现了一个精简的ORM框架。