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浅谈 Python Metaclass(上):type 与 object 原理介绍

我们都知道 python 中有一个特性叫做「万物皆对象」,而个人一直对其中的 type 与 object 对象一知半解。刚好周末看到一篇很不错的文章:《Python Types and Objects》,特此学习记录一下~

《浅谈 Python Metaclass(下):Django ORM 应用与实践》

一、名词定义

继承 & 实例:

  • 继承 :之类继承于父类,e.g. 蛇继承于爬行动物
    通过 __base__ 属性查看父类
  • 实例 :例如小明是一个 instance of human
    通过 __class__ 查看某个 instance 的类型

这两种关系,分别对应 UML 中两种画法:

新式类 & 旧式类

新式类保持 class 与 type 的统一,i.e. Creating a new class creates a new type of object
python3 中默认都是新式类,文本中的例子也都是基于 python3.7

二、object 与 type

两大元老之间的关系

python 中万物皆对象,可以看到 objecttype 为两个内置对象(primary object):

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>>> object
<class 'object'>
>>> type
<class 'type'>

object 并没有父类(所以它是所有父类的顶端),但它是由 type 实例化未来的:

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>>> object.__base__
>>> object.__class__
<class 'type'>

不出意外,type 的父类是 object,同时 type 是由它自己实例化而来的(why?为什么一个对象的实现使它自己??)。

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>>> type.__base__
<class 'object'>
>>> type.__class__
<class 'type'>

emmm,有点绕,这时候就需要画个图:

内置数据类型

再看下其他内置对象,与 type 还有 object 的关系?

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>>> list.__class__
<class 'type'>
>>> list.__base__
<class 'object'>

list 与 dict 继承于 object,由 type 实例化而来:

自定义对象

再实例化一个 list 和一个自定义类 (MyClass) 看看。
注意这时候 my_class 与 自定义列表 都是没有父类的:

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>>> l.__class__
<class 'list'>
>>> l.__base__
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'list' object has no attribute '__base__'


>>> class MyClass:
... pass
...
>>> my_class = MyClass()
>>> my_class.__base__
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'MyClass' object has no attribute '__base__'

这个地方有两个小问题自问自答一下:

  1. Q: 「实例化」这个行为,具体代表什么含义呢?它都做了什么?
A: python 内部实例化一个新的对象时,它其实都使用了自身的 type 属性,并创造一个新的实例对象(调用 __new__ & __init__ 方法)。
  2. Q: 当 MyClass 在代码中定义时,其实默认继承了 object,但为什么它 自动 变成 type 的实例化对象呢?🤔 
A: (见文末总结第二点)

元类

基于上面的介绍,我们发现其实可以给所有的对象分为三大类(metaclass / class / instance):

type 其实就是一个内置的 metaclass。这时引出这篇文章的下篇:《浅谈 Python Metaclass(下):Django ORM 应用与实践》

突如其来的幽默感🤣:

Q:When should I use a metaclass?
A:Never (as long as you're asking this question anyway :)

三、总结

稍微有点绕,还是需要一些时间消化。但个人总觉得需要将继承与实例化区分开后(例如 type 是实例化维度,而 object 是继承时间的产物),再去看待他们之间的关系。

嘿嘿,读原文时,刚好也存在类似的解释:

There are two kinds of objects in Python:

  • Type objects: can create instances, can be subclassed.
  • Non-type objects: cannot create instances, cannot be subclassed.

更进一步,「实例化」与「继承」其实都是创建一个新对象的“两种手段”:

  1. 继承:通过 class 语法(指定父类或默认 object),来创建一个 type 对象。所以 class A: passA = type("A") 是等同的。
  2. 实例化:使用 () 语法,基于某个 type 对象进行对象的新建。返回一个 type 对象或 非 type 对象(metaclass 与 class 的区别)。
  3. 其他:存在其他特殊的语法糖,快速创建对象:例如 l = [1, 2, 3]

参考