个人中心
文章发布
退出
作者热门文章
- ubuntu12.04环境下使用kvm ioctl接口实现最简单的虚拟机
- Ubuntu 通过无线网络安装Ubuntu Server启动系统后连接无线网络的方法
- 在Ubuntu上搭建网桥的方法
- ubuntu 虚拟机上网方式及相关配置详解
26
4
CFSDN坚持开源创造价值，我们致力于搭建一个资源共享平台，让每一个IT人在这里找到属于你的精彩世界.
这篇CFSDN的博客文章Python中的元类编程入门指引由作者收集整理，如果你对这篇文章有兴趣，记得点赞哟.
回顾面向对象编程 。
让我们先用 30 秒钟来回顾一下 OOP 到底是什么。在面向对象编程语言中，可以定义 类，它们的用途是将相关的数据和行为捆绑在一起。这些类可以继承其 父类的部分或全部性质，但也可以定义自己的属性（数据）或方法（行为）。在定义类的过程结束时，类通常充当用来创建 实例（有时也简单地称为 对象）的模板。同一个类的不同实例通常有不同的数据，但“外表”都是一样 — 例如， Employee 对象 bob 和 jane 都有 .salary 和 .room_number ，但两者的房间和薪水都各不相同.
一些 OOP 语言（包括 Python）允许对象是 自省的（也称为 反射）。即，自省对象能够描述自己：实例属于哪个类？类有哪些祖先？对象可以用哪些方法和属性？自省让处理对象的函数或方法根据传递给函数或方法的对象类型来做决定。即使没有自省，函数也常常根据实例数据进行划分，例如，到 jane.room_number 的路线不同于到 bob.room_number 的路线，因为它俩在不同的房间。利用自省， 还可以在安全地计算 jane 所获奖金的同时，跳过对 bob 的计算，例如，因为 jane 有 .profit_share 属性，或者因为 bob 是子类 Hourly(Employee) 的实例.
元类编程（metaprogramming）的回答 。
以上概述的基本 OOP 系统功能相当强大。但在上述描述中有一个要素没有受到重视：在 Python（以及其它语言）中，类本身就是可以被传递和自省的对象。正如前面所讲到的，既然可以用类作为模板来生成对象，那么用什么 作为模板来生成类呢？答案当然是 元类（metaclass）.
Python 一直都有元类。但元类中所涉及的方法在 Python 2.2 中才得以更好地公开在人们面前。Python V2.2 明确地不再只使用一个特殊的（通常是隐藏的）元类来创建每个类对象。现在程序员可以创建原始元类 type 的子类，甚至可以用各种元类动态地生成类。当然，仅仅因为 可以在 Python 2.2 中操作元类，这并不能说明您可能想这样做的原因.
而且，不需要使用定制元类来操作类的生成。一种不太费脑筋的概念是 类工厂：一种普通的函数，它可以 返回在函数体内动态创建的类。用传统的 Python 语法，您可以编写： 清单 1. 老式的 Python 1.5.2 类工厂 。
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
|
Python
1.5
.
2
(
#0, Jun 27 1999, 11:23:01) [...]
Copyright
1991
-
1995
Stichting Mathematisch Centrum, Amsterdam
>>>
def
class_with_method(func):
...
class
klass:
pass
...
setattr
(klass, func.__name__, func)
...
return
klass
...
>>>
def
say_foo(
self
):
print
'foo'
...
>>> Foo
=
class_with_method(say_foo)
>>> foo
=
Foo()
>>> foo.say_foo()
foo
|
工厂函数 class_with_method() 动态地创建一个类，并返回该类，这个类包含传递给该工厂 的方法／函数。在返回该类之前，在函数体内操作类自身。 new 模块提供了更简洁的编码方式，但其中的选项与 类工厂体内定制代码的选项不同，例如： 清单 2. new 模块中的类工厂 。
|
1
2
3
4
5
6
|
>>>
from
new
import
classobj
>>> Foo2
=
classobj(
'Foo2'
,(Foo,),{
'bar'
:
lambda
self
:
'bar'
})
>>> Foo2().bar()
'bar'
>>> Foo2().say_foo()
foo
|
在所有这些情形中，没有将类（ Foo 和 Foo2 ）的行为直接编写为代码， 而是用动态参数在运行时调用函数来创建类的行为。这里要强调的一点是，不仅 实例可以动态地创建，而且 类本身也可以动态地创建.
元类：寻求问题的解决方案?
元类的魔力是如此之大，以至于 99% 的用户曾有过的顾虑都是不必要的。如果您想知道是否需要它们，则可以不用它们（那些实际需要元类的人们确实清楚自己需要它们，不需要解释原因）。— Python 专家 Tim Peters 。
（类的）方法象普通函数一样可以返回对象。所以从这个意义上讲，类工厂可以是类，就象它们可以是函数一样容易，这是显然的。尤其 是 Python 2.2+ 提供了一个称为 type 的特殊类，它正是这样的类工厂。当然，读者会认识到 type() 不象 Python 老版本的内置函数那样“野心勃勃”— 幸运的是，老版本的 type() 函数的行为是由 type 类维护的（换句话说， type(obj) 返回对象 obj 的类型／类）。作为类工厂的新 type 类，其工作方式与函数 new.classobj 一直所具有的方式相同： 清单 3. 作为类工厂元类的 type 。
|
1
2
3
|
>>> X
=
type
(
'X'
,(),{
'foo'
:
lambda
self
:
'foo'
})
>>> X, X().foo()
(<
class
'__main__.X'
>,
'foo'
)
|
但是因为 type 现在是（元）类，所以可以自由用它来创建子类： 清单 4. 作为类工厂的 type 后代 。
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
|
>>>
class
ChattyType(
type
):
...
def
__new__(
cls
, name, bases, dct):
...
print
"Allocating memory for class"
, name
...
return
type
.__new__(
cls
, name, bases, dct)
...
def
__init__(
cls
, name, bases, dct):
...
print
"Init'ing (configuring) class"
, name
...
super
(ChattyType,
cls
).__init__(name, bases, dct)
...
>>> X
=
ChattyType(
'X'
,(),{
'foo'
:
lambda
self
:
'foo'
})
Allocating memory
for
class
X
Init'ing (configuring)
class
X
>>> X, X().foo()
(<
class
'__main__.X'
>,
'foo'
)
|
富有“魔力”的 .__new__() 和 .__init__() 方法很特殊，但在概念上，对于任何其它类，它们的工作方式都是一样的。 .__init__() 方法使您能配置所创建的对象； .__new__() 方法使您能定制它的分配。当然，后者没有被广泛地使用，但对于每个 Python 2.2 new 样式的类（通常通过继承而不是覆盖），都存在该方法.
需要注意 type 后代的一个特性；它常使第一次使用元类的人们“上圈套”。按照惯例，这些方法的第一个参数名为 cls ，而不是 self ，因为这些方法是在 已生成的类上进行操作的，而不是在元类上。事实上，关于这点没什么特别的；所有方法附加在它们的实例上，而且元类的实例是类。非特殊的 名称使这更明显： 清单 5. 将类方法附加在所生成的类上 。
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
|
>>>
class
Printable(
type
):
...
def
whoami(
cls
):
print
"I am a"
,
cls
.__name__
...
>>> Foo
=
Printable(
'Foo'
,(),{})
>>> Foo.whoami()
I am a Foo
>>> Printable.whoami()
Traceback (most recent call last):
TypeError: unbound method whoami() [...]
|
所有这些令人惊讶但又常见的做法以及便于掌握的语法使得元类的使用更容易，但也让新用户感到迷惑。对于其它语法有几个元素。但这些新变体的解析顺序需要点技巧。类可以从其祖先那继承元类 — 请注意，这与将元类 作为祖先 不一样（这是另一处常让人迷惑的地方）。对于老式类，定义一个全局 _metaclass_ 变量可以强制使用定制元类。但大多数时间，最安全的方法是，在希望通过定制元类来创建类时，设置该类的 _metaclass_ 类属性。必须在类定义本身中设置变量，因为 如果稍后（在已经创建类对象之后）设置属性 ，则不会使用元类。例如： 清单 6. 用类属性设置元类 。
|
1
2
3
4
5
6
7
8
|
>>>
class
Bar:
... __metaclass__
=
Printable
...
def
foomethod(
self
):
print
'foo'
...
>>> Bar.whoami()
I am a Bar
>>> Bar().foomethod()
foo
|
用这种“魔力”来解决问题 。
至此，我们已经了解了一些有关元类的基本知识。但要使用元类，则比较复杂。使用元类的困难之处在于，通常在 OOP 设计中，类其实 做得不多。对于封装和打包数据和方法，类的继承结构很有用，但在具体 情形中，人们通常使用实例.
我们认为元类在两大类编程任务中确实有用.
第一类（可能是更常见的一类）是在设计时不能 确切地知道类需要做什么。显然，您对它有所了解，但某个特殊的细节 可能取决于稍后才能得到的信息。“稍后”本身有两类：（a）当应用程序使用库模块时；（b）在运行时，当某种情形存在时。这类很接近于通常所说的“面向方面的编程（Aspect-Oriented Programming，AOP）”。我们将展示一个我们认为非常别致的示例： 清单 7. 运行时的元类配置 。
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
|
%
cat dump.py
#!/usr/bin/python
import
sys
if
len
(sys.argv) >
2
:
module, metaklass
=
sys.argv[
1
:
3
]
m
=
__import__
(module,
globals
(),
locals
(), [metaklass])
__metaclass__
=
getattr
(m, metaklass)
class
Data:
def
__init__(
self
):
self
.num
=
38
self
.lst
=
[
'a'
,
'b'
,
'c'
]
self
.
str
=
'spam'
dumps
=
lambda
self
: `
self
`
__str__
=
lambda
self
:
self
.dumps()
data
=
Data()
print
data
%
dump.py
<__main__.Data instance at
1686a0
>
|
正如您所期望的，该应用程序打印出 data 对象相当常规的描述（常规的实例对象）。但如果将 运行时参数传递给应用程序，则可以得到相当不同的结果： 清单 8. 添加外部序列化元类 。
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
|
%
dump.py gnosis.magic MetaXMLPickler
<?xml version
=
"1.0"
?>
<!DOCTYPE PyObject SYSTEM
"PyObjects.dtd"
>
<PyObject module
=
"__main__"
class
=
"Data"
id
=
"720748"
>
<attr name
=
"lst"
type
=
"list"
id
=
"980012"
>
<item
type
=
"string"
value
=
"a"
/
>
<item
type
=
"string"
value
=
"b"
/
>
<item
type
=
"string"
value
=
"c"
/
>
<
/
attr>
<attr name
=
"num"
type
=
"numeric"
value
=
"38"
/
>
<attr name
=
"str"
type
=
"string"
value
=
"spam"
/
>
<
/
PyObject>
|
这个特殊的示例使用 gnosis.xml.pickle 的序列化样式，但最新的 gnosis.magic 包还包含元类序列化器 MetaYamlDump 、 MetaPyPickler 和 MetaPrettyPrint 。而且， dump.py “应用程序”的用户可以从任何定义了任何期望的 MetaPickler 的 Python 包中利用该“MetaPickler”。出于此目的而 编写合适的元类如下所示： 清单 9. 用元类添加属性 。
|
1
2
3
4
5
6
|
class
MetaPickler(
type
):
"Metaclass for gnosis.xml.pickle serialization"
def
__init__(
cls
, name, bases,
dict
):
from
gnosis.xml.pickle
import
dumps
super
(MetaPickler,
cls
).__init__(name, bases,
dict
)
setattr
(
cls
,
'dumps'
, dumps)
|
这种安排的过人之处在于应用程序程序员不需要了解要使用哪种序列化 — 甚至不需要了解是否 在命令行添加序列化或其它一些跨各部分的能力.
也许元类最常见的用法与 MetaPickler 类似：添加、删除、重命名或替换所产生类中定义的方法。在我们的示例中，在创建类 Data （以及由此再创建随后的每个实例）时，“本机” Data.dump() 方法被应用程序之外的某个方法所替代.
使用这种“魔力”来解决问题的其它方法 。
存在着这样的编程环境：类往往比实例更重要。例如， 说明性迷你语言（declarative mini-languages）是 Python 库，在类声明中直接表示了它的程序逻辑。David 在其文章“ Create declarative mini-languages”中研究了此问题。在这种情形下，使用元类来影响类创建过程是相当有用的.
一种基于类的声明性框架是 gnosis.xml.validity 。 在此框架下，可以声明许多“有效性类”，这些类表示了一组有关有效 XML 文档的约束。这些声明非常接近于 DTD 中所包含的那些声明。例如，可以用以下代码来配置一篇“dissertation”文档： 清单 10. simple_diss.py gnosis.xml.validity 规则 。
|
1
2
3
4
5
6
7
8
|
from
gnosis.xml.validity
import
*
class
figure(EMPTY):
pass
class
_mixedpara(Or): _disjoins
=
(PCDATA, figure)
class
paragraph(Some): _type
=
_mixedpara
class
title(PCDATA):
pass
class
_paras(Some): _type
=
paragraph
class
chapter(Seq): _order
=
(title, _paras)
class
dissertation(Some): _type
=
chapter
|
如果在没有正确组件子元素的情形下尝试实例化 dissertation 类，则会产生一个描述性异常；对于每个 子元素，亦是如此。当只有一种明确的方式可以将参数“提升”为正确的类型 时，会从较简单的参数来生成正确的子元素.
即使有效性类常常（非正式）基于预先存在的 DTD，这些类的实例也还是将自己打印成简单的 XML 文档片段，例如： 清单 11. 基本的有效性类文档的创建 。
|
1
2
3
4
5
6
|
>>>
from
simple_diss
import
*
>>> ch
=
LiftSeq(chapter, (
'It Starts'
,
'When it began'
))
>>>
print
ch
<chapter><title>It Starts<
/
title>
<paragraph>When it began<
/
paragraph>
<
/
chapter>
|
通过使用元类来创建有效性类，我们可以从类声明中生成 DTD（我们在这样做的同时，可以向这些有效性类额外添加一个方法）： 清单 12. 在模块导入期间利用元类 。
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
|
>>>
from
gnosis.magic
import
DTDGenerator, \
... import_with_metaclass, \
... from_import
>>> d
=
import_with_metaclass(
'simple_diss'
,DTDGenerator)
>>> from_import(d,
'**'
)
>>> ch
=
LiftSeq(chapter, (
'It Starts'
,
'When it began'
))
>>>
print
ch.with_internal_subset()
<?xml version
=
'1.0'
?>
<!DOCTYPE chapter [
<!ELEMENT figure EMPTY>
<!ELEMENT dissertation (chapter)
+
>
<!ELEMENT chapter (title,paragraph
+
)>
<!ELEMENT title (
#PCDATA)>
<!ELEMENT paragraph ((
#PCDATA|figure))+>
]>
<chapter><title>It Starts<
/
title>
<paragraph>When it began<
/
paragraph>
<
/
chapter>
|
包 gnosis.xml.validity 不知道 DTD 和内部子集。那些概念和能力完全由元类 DTDGenerator 引入进来，对 gnosis.xml.validity 或 simple_diss.py 不做 任何更改。 DTDGenerator 不将自身的 .__str__() 方法替换进它产生的类 — 您仍然可以打印简单的 XML 片段 — 但元类可以方便地修改这种富有“魔力”的方法.
元带来的便利 。
为了使用元类以及一些可以在面向方面的编程中所使用的样本元类，包 gnosis.magic 包含几个实用程序。其中最 重要的实用程序是 import_with_metaclass() 。 在上例中所用到的这个函数使您能导入第三方的模块，但您要用定制元类而不是用 type 来创建所有模块类。无论您想对第三方模块赋予什么样的新能力，您都可以在创建的元类内定义该能力（或者从其它地方一起获得）。 gnosis.magic 包含一些可插入的序列化元类；其它一些包可能包含跟踪能力、对象持久性、异常日志记录或其它能力.
import_with_metclass() 函数展示了元类编程的几个性质： 清单 13. [gnosis.magic] 的 import_with_metaclass() 。
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
|
def
import_with_metaclass(modname, metaklass):
"Module importer substituting custom metaclass"
class
Meta(
object
): __metaclass__
=
metaklass
dct
=
{
'__module__'
:modname}
mod
=
__import__
(modname)
for
key, val
in
mod.__dict__.items():
if
inspect.isclass(val):
setattr
(mod, key,
type
(key,(val,Meta),dct))
return
mod
|
在这个函数中值得注意的样式是，用指定的元类生成普通的类 Meta 。但是，一旦将 Meta 作为祖先添加之后，也用定制元类来生成它的后代。原则上，象 Meta 这样的类 既可以带有元类生成器（metaclass producer） 也可以带有一组可继承的方法 — Meta 类的这两个方面是无关的.
最后此篇关于Python中的元类编程入门指引的文章就讲到这里了,如果你想了解更多关于Python中的元类编程入门指引的内容请搜索CFSDN的文章或继续浏览相关文章，希望大家以后支持我的博客！ 。
26
4
0
Hive —— 入门 Hive介绍 Apache Hive是一款建立在Hadoop之上的开源数据仓库系统，可以将存储在Hadoop文件中的结构化、半结构化数据文件映射为一张数据库表，基于表提供了一
HBase —— 入门 HBase介绍 HBase是一个分布式的、面向列的开源数据库，该技术来源于 Fay Chang 所撰写的Google论文“Bigtable：一个结构化数据的分布式存储系统”
零：前端目前形势 前端的发展史 HTML(5)、CSS(3)、JavaScript(ES5、ES6)：编写一个个的页面 -> 给后端(PHP、Python、Go、Java) ->
在本教程中，您将了解在计算机上运行 JavaScript 的不同方法。 JavaScript 是一种流行的编程语言，具有广泛的应用程序。 JavaScript 以前主要用于使网页具有交
我曾经是一个对编程一窍不通的小白，但因为对互联网世界的好奇心和求知欲的驱使，我踏入了编程的殿堂。在学习的过程中，我发现了一门神奇的编程语言——Python。Python有着简洁、易读的语法，让初学者能
嗨，亲爱的读者们！ 今天我要给大家分享一些关于Python爬虫的小案例。你是否曾为了获取特定网页上的数据而烦恼过？或者是否好奇如何从网页中提取信息以供自己使用？那么，这篇文章将会给你一些启示和灵感。
关闭。这个问题是opinion-based 。目前不接受答案。 想要改进这个问题吗？更新问题，以便 editing this post 可以用事实和引文来回答它。 . 已关闭 8 年前。 Improv
我想创建一个像https://apprtc.appspot.com/?r=04188292这样的应用程序。我对 webrtc 了解一点，但无法掌握 google app-engine。如何为 java
我刚刚开始使用 Python 并编写了一个简单的周边程序。但是，每当我在终端中键入 python perimeter.py 时，都会收到以下错误，我不知道如何解决。 >>> python perime
Redis有5个基本数据结构，string、list、hash、set和zset。它们是日常开发中使用频率非常高应用最为广泛的数据结构，把这5个数据结构都吃透了，你就掌握了Redis应用知识的一半了
创建发布web项目 具体步骤： 1.在开发工具中创建一个dynamic web project helloword 2.在webContent中创建index.html文件 3.发布web应用到
如果你在 Ubuntu 上使用终端的时间很长，你可能会希望调整终端的字体和大小以获取一种良好的体验。 更改字体是一种最简单但最直观的 Linux 的终端自定义 的方法。让我
1. 前言 ADODB 是 Active Data Objects Data Base 的简称，它是一种 PHP 存取数据库的函式组件。现在 SFS3 系统 (校园自由软件交流网学务系统) 计划的
我对 neo4j 完全陌生，我很抱歉提出这样一个基本问题。我已经安装了neo4j，我正在使用shell“localhost:7474/webadmin/#/console/” 我正在寻找一个很好的例子
我正在阅读 ios 4 的核心音频，目的是构建一个小测试应用程序。 在这一点上，我对所有 api 的研究感到非常困惑。理想情况下，我想知道如何从两个 mp3 中提取一些样本到数组中。 然后在回调循环中
关闭。这个问题不符合Stack Overflow guidelines .它目前不接受答案。 要求我们推荐或查找工具、库或最喜欢的场外资源的问题对于 Stack Overflow 来说是无关紧要的，因
我下载了 GNUStep并安装了它，但是我不确定在哪里可以找到 IDE。有谁知道什么程序可以用作 GNUStep IDE/从哪里获取它们？否则，有没有人知道有关如何创建和编译基本 GNUStep 程序
我正在尝试开始使用 Apache Solr，但有些事情我不清楚。通读tutorial ，我已经设置了一个正在运行的 Solr 实例。我感到困惑的是 Solr 的所有配置(架构等)都是 XML 格式的。
请问有没有关于如何开始使用 BruTile 的文档？ 我目前正在使用 SharpMap，我需要预缓存切片以加快进程 最佳答案 我今天正在研究这个:)Mapsui项目site严重依赖 SharpMap
尽我所能，我无法让 CEDET 做任何事情。 Emacs 24.3。我下载了最新的 CEDET 快照。我从他的底部(不是这样)Gentle Introduction 中获取了 Alex Ott 的设置
我是一名优秀的程序员,十分优秀！