python中set函数作用如何自己用代码实现_Python进阶开发之元类编程
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本文目錄
類是如何產生的
如何使用type創建類
理解什么是元類
使用元類的意義
元類實戰：ORM
.1. 類是如何產生的
類是如何產生？這個問題肯定很傻。實則不然，很多人只知道使用繼承的表面形式來創建一個類，卻不知道其內部真正的創建是由type來創建的。
type？這不是判斷對象類型的函數嗎？
是的，type通常用法就是用來判斷對象的類型。但除此之外，他最大的用途是用來動態創建類。當Python掃描到class的語法的時候，就會調用type函數進行類的創建。
.2. 如何使用type創建類
首先，type()需要接收三個參數
類的名稱：若不指定，也要傳入空字符串：""
父類：注意以tuple的形式傳入，若沒有父類也要傳入空tuple：()，默認繼承object
綁定的方法或屬性：注意以dict的形式傳入
來看個例子
1# 準備一個基類(父類)
2class BaseClass:
3 ? ?def talk(self):
4 ? ? ? ?print("i am people")
5
6# 準備一個方法
7def say(self):
8 ? ?print("hello")
9
10# 使用type來創建User類
11User = type("User", (BaseClass, ), {"name":"user", "say":say})
.3. 理解什么是元類
什么是類？可能誰都知道，類就是用來創建對象的「模板」。
那什么是元類呢？一句話通俗來說，元類就是創建類的「模板」。
為什么type能用來創建類？因為它本身是一個元類。使用元類創建類，那就合理了。
type是Python在背后用來創建所有類的元類，我們熟知的類的始祖object?也是由type創建的。更有甚者，連type自己也是由type自己創建的，這就過份了。
1>>> type(type)
2
3>>> type(object
4
5>>> type(int)
6
7>>> type(str)
8
如果要形象的來理解的話，就看下面這三行話。
1str：用來創建字符串對象的類。
2int：是用來創建整數對象的類。
3type：是用來創建類對象的類。
反過來看
1一個實例的類型，是類
2一個類的類型，是元類
3一個元類的類型，是type
來看下實例
1#Python3.7
2>>> class MetaPerson(type):
3... ? ? pass
4...
5>>> class Person(metaclass=MetaPerson):
6... ? ? pass
7...
8>>> Tom = Person()
9>>> print(type(Tom))
10
11>>> print(type(Tom.__class__))
12
13>>> print(type(Tom.__class__.__class__))
14
上面是一個簡單的示例。
下面看一個稍微完整的
1# 注意要從type繼承
2class BaseClass(type):
3 ? ?def __new__(cls, *args, **kwargs):
4 ? ? ? ?print("in BaseClass")
5 ? ? ? ?return super().__new__(cls, *args, **kwargs)
6
7class User(metaclass=BaseClass):
8 ? ?def __init__(self, name):
9 ? ? ? ?self.name = name
10
11user = User("wangbm")
.4. 使用元類的意義
正常情況下，我們都不會使用到元類。但是這并不意味著，它不重要。假如某一天，我們需要寫一個框架，很有可能就需要用到元類。
但是，為什么要用它呢？不要它會怎樣？
經過我的總結，元類的作用過程如下
攔截類的創建
攔截下后，進行修改
修改完后，返回修改后的類
很明顯，使用元類，是要對類進行定制修改。使用元類來動態生成元類的實例，而99%的開發人員是不需要動態修改類的，因為這應該是框架才需要考慮的事。
但是，這樣說，你一定不會服氣，到底元類用來干什么？其實元類的作用就是創建API，一個最典型的應用是?Django ORM。
.5. 元類實戰：ORM
使用過Django ORM的人都知道，有了ORM，使得我們操作數據庫，變得異常簡單。
ORM的一個類(User)，就對應數據庫中的一張表。id,name,email,password 就是字段。
1class User(BaseModel):
2 ? ?id = IntField('id')
3 ? ?name = StrField('username')
4 ? ?email = StrField('email')
5 ? ?password = StrField('password')
6
7 ? ?class Meta:
8 ? ? ? ?db_table = "user"
如果我們要插入一條數據，我們只需這樣做
1# 實例化成一條記錄
2u = User(id=20180424, name="xiaoming",
3 ? ? ? ? email="xiaoming@163.com", password="abc123")
4
5# 保存這條記錄
6u.save()
通常用戶層面，只需要懂應用，就像上面這樣操作就可以了。
但是今天我并不是來教大家如何使用ORM，我們是用來探究ORM內部究竟是如何實現的。我們也可以自己寫一個簡易的ORM。
從上面的User類中，我們看到StrField和IntField，從字段意思上看，我們很容易看出這代表兩個字段類型。字段名分別是id,username,email,password。
StrField和IntField在這里的用法，叫做屬性描述符，如果對這個不了解的可以查看文章底部的參考文章，也是我寫的。
簡單來說呢，屬性描述符可以實現對屬性值的類型，范圍等一切做約束，意思就是說變量id只能是int類型，變量name只能是str類型，否則將會拋出異常。
那如何實現這兩個屬性描述符呢？請看代碼。
1import numbers
2
3class Field:
4 ? ?pass
5
6class IntField(Field):
7 ? ?def __init__(self, name):
8 ? ? ? ?self.name = name
9 ? ? ? ?self._value = None
10
11 ? ?def __get__(self, instance, owner):
12 ? ? ? ?return self._value
13
14 ? ?def __set__(self, instance, value):
15 ? ? ? ?if not isinstance(value, numbers.Integral):
16 ? ? ? ? ? ?raise ValueError("int value need")
17 ? ? ? ?self._value = value
18
19class StrField(Field):
20 ? ?def __init__(self, name):
21 ? ? ? ?self.name = name
22 ? ? ? ?self._value = None
23
24 ? ?def __get__(self, instance, owner):
25 ? ? ? ?return self._value
26
27 ? ?def __set__(self, instance, value):
28 ? ? ? ?if not isinstance(value, str):
29 ? ? ? ? ? ?raise ValueError("string value need")
30 ? ? ? ?self._value = value
我們看到User類繼承自BaseModel，這個BaseModel里，定義了數據庫操作的各種方法，譬如我們使用的save函數，也可以放在這里面的。所以我們就可以來寫一下這個BaseModel類
1class BaseModel(metaclass=ModelMetaClass):
2 ? ?def __init__(self, *args, **kw):
3 ? ? ? ?for k,v in kw.items():
4 ? ? ? ? ? ?# 這里執行賦值操作，會進行數據描述符的__set__邏輯
5 ? ? ? ? ? ?setattr(self, k, v)
6 ? ? ? ?return super().__init__()
7
8 ? ?def save(self):
9 ? ? ? ?db_columns=[]
10 ? ? ? ?db_values=[]
11 ? ? ? ?for column, value in self.fields.items():
12 ? ? ? ? ? ?db_columns.append('`'+str(column)+'`')
13 ? ? ? ? ? ?_value=str(getattr(self, column))
14 ? ? ? ? ? ?db_values.append('\''+_value+'\'')
15 ? ? ? ?sql = "insert into `{table}` ({columns}) values({values})".format(
16 ? ? ? ? ? ? ? ?table=self.db_table,
17 ? ? ? ? ? ? ? ?columns=','.join(db_columns),
18 ? ? ? ? ? ? ? ?values=','.join(db_values))
19 ? ? ? ?# mysql_execute 函數可以自己寫。調用驅動插入到數據庫
20 ? ? ? ?# 查看完整代碼請點擊文章底部查看原文
21 ? ? ? ?mysql_execute(sql)
從BaseModel類中，save函數里面有幾個新變量，
fields: 存放所有的字段屬性
db_table：表名
注意：上面代碼中class BaseModel(metaclass=ModelMetaClass)請替換成class BaseModel(object) 再閱讀。這樣更貼合思考順序。
我們思考一下這個u實例的創建過程：
type?->?object?->?BaseModel?->?User?->?u
這里會有幾個問題。
init的參數是User實例時傳入的，所以傳入的id是int類型，name是str類型。看起來沒啥問題，若是這樣，我上面的數據描述符就失效了，不能起約束作用。所以我們希望init接收到的id是IntField類型，name是StrField類型。
同時，我們希望這些字段屬性，能夠自動歸類到fields變量中。因為，做為BaseModel，它可不是專門為User類服務的，它還要兼容各種各樣的表。不同的表，表里有不同數量，不同屬性的字段，這些都要能自動類別并歸類整理到一起。這是一個ORM框架最基本的。
我們希望對表名有兩種選擇，一個是User中若指定Meta信息，比如表名，就以此為表名，若未指定就以類名的小寫 做為表名。雖然BaseModel可以直接取到User的db_table屬性，但是如果在數據庫業務邏輯中，加入這段復雜的邏輯，顯然是很不優雅的。
上面這幾個問題，其實都可以通過元類的__new__函數來完成。
元類的__new__和普通類的可不一樣，元類的__new__，可以獲取到上層類的一切屬性和方法，包括類名，魔法方法。
而普通類的__new__ 只能獲取到實例化時外界傳入的屬性。
下面就來看看，如何用元類來解決這些問題呢？請看代碼。
1class ModelMetaClass(type):
2 ? ?def __new__(cls, name, bases, attrs):
3 ? ? ? ?if name == "BaseModel":
4 ? ? ? ? ? ?# 第一次進入__new__是創建BaseModel類，name="BaseModel"
5 ? ? ? ? ? ?# 第二次進入__new__是創建User類及其實例，name="User"
6 ? ? ? ? ? ?return super().__new__(cls, name, bases, attrs)
7
8 ? ? ? ?# 根據屬性類型，取出字段
9 ? ? ? ?fields = {k:v for k,v in attrs.items() if isinstance(v, Field)}
10
11 ? ? ? ?# 如果User中有指定Meta信息，比如表名，就以此為準
12 ? ? ? ?# 如果沒有指定，就默認以 類名的小寫 做為表名，比如User類，表名就是user
13 ? ? ? ?_meta = attrs.get("Meta", None)
14 ? ? ? ?db_table = name.lower()
15 ? ? ? ?if _meta is not None:
16 ? ? ? ? ? ?table = getattr(_meta, "db_table", None)
17 ? ? ? ? ? ?if table is not None:
18 ? ? ? ? ? ? ? ?db_table = table
19
20 ? ? ? ?# 注意原來由User傳遞過來的各項參數attrs，最好原模原樣的返回，
21 ? ? ? ?# 如果不返回，有可能下面的數據描述符不起作用
22 ? ? ? ?# 除此之外，我們可以往里面添加我們自定義的參數
23 ? ? ? ?attrs["db_table"] = db_table
24 ? ? ? ?attrs["fields"] = fields
25 ? ? ? ?return super().__new__(cls, name, bases, attrs)
至此，我們的簡易ORM就已經成型。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的python中set函数作用如何自己用代码实现_Python进阶开发之元类编程的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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