筆記更新于2019年12月2日，
摘要：type的另一功能；__new__( )方法；元類(lèi)；metaclass屬性；ORM典例

*寫(xiě)在前面：為了更好的學(xué)習(xí)python，博主記錄下自己的學(xué)習(xí)路程。本學(xué)習(xí)筆記基于廖雪峰的Python教程，如有侵權(quán)，請(qǐng)告知?jiǎng)h除。歡迎與博主一起學(xué)習(xí)Pythonヽ(￣▽?zhuān)?? *

目錄

面向?qū)ο缶幊?br> type( )
new( )
元類(lèi)
metaclass屬性
ORM典例

面向?qū)ο缶幊?/h1>

在介紹元類(lèi)之前，我們先深入了解一下type( )和__new__( )，這對(duì)后面的介紹十分關(guān)鍵。
type( )
--
在獲取對(duì)象信息那一節(jié)中，我們知道type( )函數(shù)可以知道對(duì)象的類(lèi)型。

print(type(123))
<class 'int'> 
print(type('123'))
<class 'str'> 

我們已經(jīng)十分了解這一功能，那么為什么還要介紹它呢，因?yàn)樗€有另一個(gè)完全不一樣的更強(qiáng)大的功能!!!∑(?Д?ノ)ノ

type( )函數(shù)可以創(chuàng)建一個(gè)新的類(lèi)。它依次傳入三個(gè)參數(shù)：

1.一個(gè)字符串，表示類(lèi)名；
2.一個(gè)tuple，表示繼承的父類(lèi)集合，可為空；
3.一個(gè)dict，表示屬性或方法，包括名稱(chēng)和值，可為空。

舉個(gè)例子：

def fn(self):                                         # 先定義一個(gè)函數(shù)作為方法
    print('Hello, %s' % self.name)

A = type('A', (object,), {'name' : 'a', 'say' : fn})  
# 創(chuàng)建了一個(gè)名字為A，繼承object類(lèi)，有name屬性并且值為a， 把函數(shù)fn作為say方法

這里需要注意的是傳入tuple時(shí)，如果只有一個(gè)參數(shù)，那么記得在后面加逗號(hào)。執(zhí)行結(jié)果：

>>>a=A()
>>>a.say()
Hello, a 

上面創(chuàng)建A類(lèi)的代碼與下面等價(jià)：

class A(object):
    name = 'a'
    def say(self):
        print('Hello, %s' % self.name)

__new__( )

__new__( )方法的用途是創(chuàng)建一個(gè)類(lèi)，但它不能像type( )那樣單獨(dú)使用，它接收四個(gè)參數(shù)，然后返回一個(gè)新類(lèi)。需要依次傳入的四個(gè)參數(shù)是：

1.當(dāng)前要?jiǎng)?chuàng)建新類(lèi)的對(duì)象，cls
2.創(chuàng)建的新類(lèi)名，name
3.新類(lèi)繼承的父類(lèi)的集合，bases
4.新類(lèi)的屬性或方法， attrs

可以發(fā)現(xiàn)，傳入的最后三個(gè)參數(shù)和type需要的參數(shù)是一樣的。你可能會(huì)困惑，那第一個(gè)參數(shù)是什么？什么是創(chuàng)建新類(lèi)的對(duì)象？答案就是元類(lèi)。

元類(lèi)

我們都知道，實(shí)例對(duì)象是根據(jù)類(lèi)來(lái)創(chuàng)建的，那這些類(lèi)（對(duì)象）就是根據(jù)元類(lèi)來(lái)創(chuàng)建的。

我們可以直接通過(guò)__class__屬性來(lái)得知一個(gè)對(duì)象的類(lèi)型，如：

>>>'aa'.__class__
<class 'str'>

>>>x = 123
>>>x.__class__
<class 'int'> 

>>>class A(object):
...    pass
>>>a=A()
>>>a.__class__
<class '__main__.A'> 

那么對(duì)于一個(gè)__class__的__class__屬性又是什么呢？

>>>'aa'.__class__.__class__
<class 'type'> 
>>>x.__class__.__class__
<class 'type'> 
>>>a.__class__.__class__
<class 'type'> 

答案是type。實(shí)際上type就是一個(gè)元類(lèi)，是Python在背后用來(lái)創(chuàng)建所有類(lèi)的元類(lèi)。那么能不能自己創(chuàng)建一個(gè)像type這樣的一個(gè)元類(lèi)呢？當(dāng)然是可以的。但是一般情況下都去自己創(chuàng)建元類(lèi)，因?yàn)槎鄶?shù)情況下是用不到的，下面的內(nèi)容將介紹如何創(chuàng)建一個(gè)元類(lèi)，并且舉了ORM的例子，內(nèi)容會(huì)有點(diǎn)復(fù)雜。

__metaclass__屬性

在定義一個(gè)類(lèi)的時(shí)候，如果加入了__metaclass__屬性，那么將會(huì)使用指定的元類(lèi)來(lái)創(chuàng)建該類(lèi)，像這樣：

class A(object):
    __metaclass__ = BMetaclass

或者這樣：

class A(object, metaclass = BMetaclass):
    pass

如果這樣寫(xiě)的話，那么A就會(huì)根據(jù)元類(lèi)BMetaclass來(lái)創(chuàng)建，一般而言，metaclass的類(lèi)名總是以Metaclass結(jié)尾，表明這是一個(gè)metaclass。接下來(lái)就需要定義元類(lèi)BMetaclass。

需要注意的是元類(lèi)B需要繼承type（這是因?yàn)槿f(wàn)物皆對(duì)象，而type是創(chuàng)建對(duì)象的源頭）

class BMetaclass(type):
    def __new__(cls, name, bases, attrs):
        return type.__new__(cls, name, bases, attrs)

上面是定義一個(gè)元類(lèi)的框架，需要注意以下幾點(diǎn)：

1.元類(lèi)BMetaclass必須繼承type（這是因?yàn)槿f(wàn)物皆對(duì)象，而type是創(chuàng)建對(duì)象的源頭）；
2.需要添加__new__( )方法
3.__new__( )方法返回的是一個(gè)類(lèi)，由type.__new__( )生成

接下來(lái)就是往中間添加代碼來(lái)定義創(chuàng)建的元類(lèi)了。如在廖雪峰的官方網(wǎng)站中，創(chuàng)建了一個(gè)可以調(diào)用add的list類(lèi)。

class ListMetaclass(type):
    def __new__(cls, name, bases, attrs):
        attrs['add'] = lambda self, value: self.append(value)
        return type.__new__(cls, name, bases, attrs)

>>> L = MyList()
>>> L.add(1)
>> L
[1]

實(shí)際上，在敲下了類(lèi)似class A(object)的代碼后，Python執(zhí)行了以下的操作：

第一步：檢查A類(lèi)里面有沒(méi)有__metaclass__屬性，如果有，則按照metaclass來(lái)創(chuàng)建類(lèi)對(duì)象，若沒(méi)有執(zhí)行下一步；

第二步：檢查A的父類(lèi)有沒(méi)有__metaclass__屬性，如果有，則按照metaclass來(lái)創(chuàng)建類(lèi)對(duì)象，若沒(méi)有執(zhí)行下一步；

第三步：檢查模塊層次中有沒(méi)有__metaclass__屬性，如果有，則按照metaclass來(lái)創(chuàng)建類(lèi)對(duì)象，若沒(méi)有執(zhí)行下一步；

第四步：用內(nèi)置的type來(lái)創(chuàng)建類(lèi)對(duì)象。

可見(jiàn)如果把__metaclass__屬性放置在模塊層次，那么所有的類(lèi)都會(huì)根據(jù)__metaclass__屬性來(lái)創(chuàng)建，若只是放在某一類(lèi)的內(nèi)部，則只針對(duì)該類(lèi)。

ORM典例

（前方高能！）
（以下內(nèi)容轉(zhuǎn)自廖雪峰的官方網(wǎng)站，博主看了一遍，大概明白其中的原理。在后面還會(huì)用到的時(shí)候會(huì)回來(lái)鞏固的￣▽?zhuān)?/p>

ORM全稱(chēng)“Object Relational Mapping”，即對(duì)象-關(guān)系映射，就是把關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的一行映射為一個(gè)對(duì)象，也就是一個(gè)類(lèi)對(duì)應(yīng)一個(gè)表，這樣，寫(xiě)代碼更簡(jiǎn)單，不用直接操作SQL語(yǔ)句。

要編寫(xiě)一個(gè)ORM框架，所有的類(lèi)都只能動(dòng)態(tài)定義，因?yàn)橹挥惺褂谜卟拍芨鶕?jù)表的結(jié)構(gòu)定義出對(duì)應(yīng)的類(lèi)來(lái)。

讓我們來(lái)嘗試編寫(xiě)一個(gè)ORM框架。

編寫(xiě)底層模塊的第一步，就是先把調(diào)用接口寫(xiě)出來(lái)。比如，使用者如果使用這個(gè)ORM框架，想定義一個(gè)User類(lèi)來(lái)操作對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)表User，我們期待他寫(xiě)出這樣的代碼：

class User(Model):
    # 定義類(lèi)的屬性到列的映射：
    id = IntegerField('id')
    name = StringField('username')
    email = StringField('email')
    password = StringField('password')

# 創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例：
u = User(id=12345, name='Michael', email='test@orm.org', password='my-pwd')
# 保存到數(shù)據(jù)庫(kù)：
u.save()

其中，父類(lèi)Model和屬性類(lèi)型StringField、IntegerField是由ORM框架提供的，剩下的魔術(shù)方法比如save()全部由metaclass自動(dòng)完成。雖然metaclass的編寫(xiě)會(huì)比較復(fù)雜，但ORM的使用者用起來(lái)卻異常簡(jiǎn)單。

現(xiàn)在，我們就按上面的接口來(lái)實(shí)現(xiàn)該ORM。

首先來(lái)定義Field類(lèi)，它負(fù)責(zé)保存數(shù)據(jù)庫(kù)表的字段名和字段類(lèi)型：

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)

在Field的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步定義各種類(lèi)型的Field，比如StringField，IntegerField等等：

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')

下一步，就是編寫(xiě)最復(fù)雜的ModelMetaclass了：

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 # 保存屬性和列的映射關(guān)系
        attrs['__table__'] = name # 假設(shè)表名和類(lèi)名一致
        return type.__new__(cls, name, bases, attrs)

以及基類(lèi)Model：

class Model(dict, metaclass=ModelMetaclass):

    def __init__(self, **kw):
        super(Model, self).__init__(**kw)

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

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

    def save(self):
        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))

當(dāng)用戶(hù)定義一個(gè)class User(Model)時(shí)，Python解釋器首先在當(dāng)前類(lèi)User的定義中查找metaclass，如果沒(méi)有找到，就繼續(xù)在父類(lèi)Model中查找metaclass，找到了，就使用Model中定義的metaclass的ModelMetaclass來(lái)創(chuàng)建User類(lèi)，也就是說(shuō)，metaclass可以隱式地繼承到子類(lèi)，但子類(lèi)自己卻感覺(jué)不到。

在ModelMetaclass中，一共做了幾件事情：

排除掉對(duì)Model類(lèi)的修改；

在當(dāng)前類(lèi)（比如User）中查找定義的類(lèi)的所有屬性，如果找到一個(gè)Field屬性，就把它保存到一個(gè)mappings的dict中，同時(shí)從類(lèi)屬性中刪除該Field屬性，否則，容易造成運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤（實(shí)例的屬性會(huì)遮蓋類(lèi)的同名屬性）；

把表名保存到table中，這里簡(jiǎn)化為表名默認(rèn)為類(lèi)名。

在Model類(lèi)中，就可以定義各種操作數(shù)據(jù)庫(kù)的方法，比如save()，delete()，find()，update等等。

我們實(shí)現(xiàn)了save()方法，把一個(gè)實(shí)例保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。因?yàn)橛斜砻?，屬性到字段的映射和屬性值的集合，就可以?gòu)造出INSERT語(yǔ)句。

編寫(xiě)代碼試試：

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

輸出如下：

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]

可以看到，save()方法已經(jīng)打印出了可執(zhí)行的SQL語(yǔ)句，以及參數(shù)列表，只需要真正連接到數(shù)據(jù)庫(kù)，執(zhí)行該SQL語(yǔ)句，就可以完成真正的功能。

以上就是本節(jié)的全部?jī)?nèi)容，感謝你的閱讀。

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