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一文掌握Python 最難知識點：元類

編輯：Python

前言

在學習 python 過程中想必大家都會去看源碼，看源碼的過程中會看到一些元類，但是看起來感覺很吃力看不懂，那是因為我們對元類不夠了解。

今天我們就來聊一聊 python 元類，看看元類到底是何方神聖。

必要知識儲備

● 在講元類之前我們得先搞清楚類和對象的概念以及類的創建過程，這個至關重要，這取決於我們是否能真正理解和正確使用元類。

● 類和對象概念

1、類：用來描述具有相同的屬性和方法的對象的集合(抽象)

2、對象：類的實體就是對象(具體)傳統方式創建類

傳統方式創建類

1、代碼演示
class Demo:
def __init__(self,name):
self.name = name
print("初始化self.name = ",self.name)
if __name__ == '__main__'
print("Demo類是由誰創建的：",type(Demo))
print("Demo類的父類：",Demo.__bases__)
cl = Demo("老王")
print("cl實例是由誰創建的：",type(cl))
2、輸出：
Demo類是由誰創建的：<class 'type'>
Demo類的父類：(<class 'object'>,)
初始化self.name = 老王
cl實例是由誰創建的：<class '__main__.Demo'>
3、結論：
a、類(Demo)是由type創建的
b、對象(cl)是由類(Demo)創建的
c、基於類(Demo)創建對象(cl)，先執行父類(object)的__new__()方法，返回對象(cl)

type 創建類

1、通過上面的例子我們知道，類是由type創建的，那麼我們能不能直接通過type來創建類
2、type語法
type("類名",(繼承哪個類,),{"屬性名稱":"屬性值","方法名稱key":"方法名稱"})
3、代碼演示
demo = type("Demo",(object,),{"name":"老王"})
print("類名稱：",demo.__name__)
print("Demo類是由誰創建的：",type(demo))
cl = demo()
print("cl實例是由誰創建的：",type(cl))
4、輸出：
類名稱：Demo
Demo類是由誰創建的：<class 'type'>
cl實例是由誰創建的：<class '__main__.Demo'>
5、結論
a、類(Demo)是由type創建的
b、對象(cl)是由類(Demo)創建的
c、直接用type創建類和傳統方式創建類，效果一模一樣

元類

● 概念

1、什麼是元類：用來創建其他類的類叫元類
2、思考一個問題，我們能不能基於自己定義的類來創建其他的類？

自定義元類並創建類

1、代碼演示
class Demo1(type):
def __init__(self,*args, **kwargs):
super().__init__(*args, **kwargs)
class Demo2(metaclass=Demo1):
def __init__(self,name,age):
self.name = name
self.age = age
print("Demo2類的實例屬性：name={}".format(self.name))
print("Demo2類的實例屬性：age={}".format(self.age))
if __name__ == '__main__':
print("Demo2是由誰創建的：",type(Demo2))
cl = Demo2("老王","20")
2、輸出：
Demo2是由誰創建的：<class '__main__.Demo1'>
Demo2類的實例屬性：name=老王
Demo2類的實例屬性：age=20
3、結論
a、類(Demo2)是由Demo1創建的
b、可以通過自定義類來創建其他類

元類經典應用

1、通過元類實現單例模式
2、單例模式：在程序執行過程中一個類只實例化一次
3、原理：干預類實例化的過程，如果已經實例化了就不再進行實例化
class Demo1(type):
def __init__(self,name,bases, attrs):
super().__init__(name,bases, attrs)
self._instance = None
def __call__(self, *args, **kwargs):
#判斷是否創建了對象，未創建就調用__new__()方法創建對象，已創建了就不調用__new__()方法，直接返回已創建好的對象
if self._instance is None:
self._instance = self.__new__(self,*args, **kwargs)
#調用自己類(Demo2)的實例化方法
self.__init__(self._instance,*args, **kwargs)
return self._instance
class Demo2(metaclass=Demo1):
def __init__(self,name,age):
self.name = name
self.age = age
print("Demo2類的實例屬性：name={}".format(self.name))
print("Demo2類的實例屬性：age={}".format(self.age))
if __name__ == '__main__':
print("Demo2是由誰創建的：",type(Demo2))
cl1 = Demo2("老王",20)
cl2 = Demo2("老王",20)
print("cl1實例的內存地址：",id(cl1))
print("cl2實例的內存地址：",id(cl1))
print("cl1 是否是 cl2",cl1 is cl2)
4、輸出：
Demo2是由誰創建的：<class '__main__.Demo1'>
Demo2類的實例屬性：name=老王
Demo2類的實例屬性：age=20
Demo2類的實例屬性：name=老王
Demo2類的實例屬性：age=20
cl1實例的內存地址：1842280993096
cl2實例的內存地址：1842280993096
cl1 是否是 cl2 True