python中的抽象类、接口类、元类、动态类、新式类、旧式类

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#python #开发语言

元类有什么用

元类可以动态地创建类，它是制造类的工厂

类（class）实例化一个 instance对象

type 的实例化就是类class对象

type 是 Python 自建的元类

type () 函数能返回一个对象的类型 (类型本身也是对象)，也就是返回对象的__class__属性值。

如何创建 class 对象呢？

最简单的办法

class MyClass: #python3默认是创建新式类，隐式继承了object
    a = 1

type函数

type(name, bases, namespace)

MyClass = type('MyClass', (object,), dict(a=1))

-   name 对应于类的`__name__`属性
-   bases 对应于类的`__bases__`属性
-   namespace 对应于类的`__dict__`属性

动态类

type() 函数可以动态创建类，即在运行期动态创建类

如何控制类的创建行为?

使用 metaclass

比如我们想让自定义的类所创建的的对象自动包含 add 方法，即使类本身没有定义这个方法

# metaclass是类的模板，所以必须从`type`类型派生：
class ListMetaclass(type):
    # __new__ 是在__init__之前被调用的特殊方法
    # __new__是用来创建对象并返回这个对象
    # 而__init__只是将传入的参数初始化给对象
    # 实际中,你很少会用到__new__，除非你希望能够控制对象的创建
    # 在这里，类是我们要创建的对象，我们希望能够自定义它，所以我们改写了__new__
    # 如果你希望的话，你也可以在__init__中做些事情
    # 还有一些高级的用法会涉及到改写__call__，但这里我们就先不这样.
    def __new__(cls, name, bases, attrs):
        # cls：当前创建的类对象
        # name：类的名字
        # bases：类继承的父类集合
        # attrs：类的方法集合。
        print('name: ', name) # 这些打印会在创建MyList类对象的时候打印，而非在创建MyList实例对象的时候
        print('bases: ',bases)
        print('attrs: ', attrs)
        attrs['add'] = lambda self, value: self.append(value)
        return type.__new__(cls, name, bases, attrs)

class MyList(list, metaclass=ListMetaclass):
    pass

输出

name:  MyList
bases:  (<class 'list'>,)
attrs:  {'__module__': '__main__', '__qualname__': 'MyList'}
>>> l=MyList() # 在创建MyList类的时候自动获得了add属性，即一个函数对象
>>> l.add('test1')
>>> l.add('test2')
>>> l
['test1', 'test2']

接口类

一种规范规定子类应该具备的功能

定义了一些接口（就是函数，但这些函数都没有具体的实现），必须由引用类继承接口类

接口的设计目的是 “协作” 与 “解耦合”
接口类中没有实现所有的方法
鸭子类型算是一种接口类的实现风格

class Payment: # 接口类
    def pay(self, money):
        raise NotImplementedError

class AliPay(Payment): # 引用类具体实现
    def pay(self, money):
        print('AliPay')

class AppPay(Payment):
    def pay(self, money):
        print('AppPay')

class WeichatPay(Payment):
    def zhifu(self, money):
        print('WeichatPay')

def pay(payment, money):
    # 如果实现类没有提供pay方法，在运行的过程就会报异常，
    # 这也是我们接下来要介绍的抽象类存在的目的
    payment.pay(money)
    
>>> p = WeichatPay()
>>> pay(p, 40) # 抛出NotImplementedError

抽象类

一种规范规定子类应该具备的功能

该类不能被实例化，只能被继承，且子类必须实现抽象方法

抽象类的设计目的更多的是 “复用”
抽象类实现部分方法
abc 模块就是用来实现抽象类的
抽象基类的目的就是让别的类继承它以及实现特定的抽象方法
可以去使用抽象基类做类型检查，这样就确保了子类实现了某些特定的方法

实现抽象基类的方法就是通过使用 abc 这个内建模块

import abc

class Payment(abc.ABC):    # 使用抽象基类实现接口类
    # Payment是一个抽象基类，因为它继承了abc.ABC。
    # 另外，你也可以让它从元类ABCMeta直接创建

    # abc.abstractmethod这个装饰器去标记抽象方法
    # 实现细节由子类去完成
    @abc.abstractmethod
    def pay(self):
        pass

class AliPay(Payment): # 引用类具体实现
    def pay(self, money):
        print('AliPay')

class AppPay(Payment):
    def pay(self, money):
        print('AppPay')

class WeichatPay(Payment):
    def zhifu(self, money):
        print('WeichatPay')
        
>>> p = AliPay()
>>> isinstance(p, Payment)
True
>>> wp = WeichatPay() # 这里就直接报错了
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: Cant instantiate abstract class WeichatPay with abstract methods

新式类和旧式类

Python 2.x 中默认都是经典类，只有显式继承了 object 才是新式类。

Python 3.x 中默认都是新式类，不必显式的继承 object

新式类对象可以直接通过__class__属性获取自身类型

新式类增加了__slots__内置属性，可以把实例属性的种类锁定到__slots__规定的范围之中

新式类采用广度优先搜索(bfs)，而旧式类是采用深度优先搜索(dfs)

新式类增加了__getattribute__方法

继承搜索的顺序发生了改变

经典类多继承属性搜索顺序：

先深入继承树左侧，再返回，开始找右侧；深度优先搜索(dfs)

新式类多继承属性搜索顺序

先水平搜索，然后再向上移动广度优先搜索(bfs)

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