本篇文章给大家带来的内容是关于什么是Python元类？Python元类的介绍，有一定的参考价值，有需要的朋友可以参考一下，希望对你有所帮助。

两句话掌握python最难知识点——元类

千万不要被所谓“元类是99%的python程序员不会用到的特性”这类的说辞吓住。因为每个中国人，都是天生的元类使用者

学懂元类，你只需要知道两句话：

道生一，一生二，二生三，三生万物
我是谁？我从哪来里？我要到哪里去？（博主认为应该是：我是谁？我从哪来里？我能干什么？）

在python世界，拥有一个永恒的道，那就是“type”，请记在脑海中，type就是道。如此广袤无垠的python生态圈，都是由type产生出来的。

道生一，一生二，二生三，三生万物。

道即是 type
一即是 metaclass(元类，或者叫类生成器)
二即是 class(类，或者叫实例生成器)
三即是 instance(实例)
万物即是实例的各种属性与方法，我们平常使用python时，调用的就是它们。

道和一，是我们今天讨论的命题，而二、三、和万物，则是我们常常使用的类、实例、属性和方法，用hello world来举例：

# 创建一个Hello类，拥有属性say_hello ----二的起源
class Hello():
    def say_hello(self, name=&#39;world&#39;):
        print(&#39;Hello, %s.&#39; % name)


# 从Hello类创建一个实例hello ----二生三
hello = Hello()

# 使用hello调用方法say_hello ----三生万物
hello.say_hello()

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输出效果：

Hello, world.

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这就是一个标准的“二生三，三生万物”过程。 从类到我们可以调用的方法，用了这两步。

那我们不由自主要问，类从何而来呢？回到代码的第一行。
class Hello其实是一个函数的“语义化简称”，只为了让代码更浅显易懂，它的另一个写法是：

def fn(self, name=&#39;world&#39;): # 假如我们有一个函数叫fn
    print(&#39;Hello, %s.&#39; % name)
    
Hello = type(&#39;Hello&#39;, (object,), dict(say_hello=fn)) # 通过type创建Hello class ---- 神秘的“道”，可以点化一切，这次我们直接从“道”生出了“二”

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这样的写法，就和之前的Class Hello写法作用完全相同，你可以试试创建实例并调用

# 从Hello类创建一个实例hello ----二生三，完全一样
hello = Hello()
# 使用hello调用方法say_hello ----三生万物，完全一样
hello.say_hello()

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输出效果：

Hello, world. ----调用结果完全一样。

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我们回头看一眼最精彩的地方，道直接生出了二：

Hello = type(&#39;Hello&#39;, (object,), dict(say_hello=fn))

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这就是“道”，python世界的起源，你可以为此而惊叹。
注意它的三个参数！暗合人类的三大永恒命题：我是谁，我从哪里来，我要到哪里去。

第一个参数：我是谁。在这里，我需要一个区分于其它一切的命名，以上的实例将我命名为“Hello”
第二个参数：我从哪里来
在这里，我需要知道从哪里来，也就是我的“父类”，以上实例中我的父类是“object”——python中一种非常初级的类。
第三个参数：我要到哪里去
在这里，我们将需要调用的方法和属性包含到一个字典里，再作为参数传入。以上实例中，我们有一个say_hello方法包装进了字典中。

值得注意的是，三大永恒命题，是一切类，一切实例，甚至一切实例属性与方法都具有的。理所应当，它们的“创造者”，道和一，即type和元类，也具有这三个参数。但平常，类的三大永恒命题并不作为参数传入，而是以如下方式传入

class Hello(object){
# class 后声明“我是谁”
# 小括号内声明“我来自哪里”
# 中括号内声明“我要到哪里去”
    def say_hello(){
        
    }
}

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造物主，可以直接创造单个的人，但这是一件苦役。造物主会先创造“人”这一物种，再批量创造具体的个人。并将三大永恒命题，一直传递下去。
“道”可以直接生出“二”，但它会先生出“一”，再批量地制造“二”。
type可以直接生成类（class），但也可以先生成元类（metaclass），再使用元类批量定制类（class）。

元类——道生一，一生二

一般来说，元类均被命名后缀为Metalass。想象一下，我们需要一个可以自动打招呼的元类，它里面的类方法呢，有时需要say_Hello，有时需要say_Hi，有时又需要say_Sayolala，有时需要say_Nihao。

如果每个内置的say_xxx都需要在类里面声明一次，那将是多么可怕的苦役！不如使用元类来解决问题。

以下是创建一个专门“打招呼”用的元类代码：

class SayMetaClass(type):

    def __new__(cls, name, bases, attrs):
        attrs[&#39;say_&#39;+name] = lambda self,value,saying=name: print(saying+&#39;,&#39;+value+&#39;!&#39;)
        return type.__new__(cls, name, bases, attrs)

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记住两点：
1、元类是由“type”衍生而出，所以父类需要传入type。【道生一，所以一必须包含道】

2、元类的操作都在 __new__中完成，它的第一个参数是将创建的类，之后的参数即是三大永恒命题：我是谁，我从哪里来，我将到哪里去。它返回的对象也是三大永恒命题，接下来，这三个参数将一直陪伴我们。

在__new__中，我只进行了一个操作，就是

attrs[&#39;say_&#39;+name] = lambda self,value,saying=name: print(saying+&#39;,&#39;+value+&#39;!&#39;)

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它跟据类的名字，创建了一个类方法。比如我们由元类创建的类叫“Hello”，那创建时就自动有了一个叫“say_Hello”的类方法，然后又将类的名字“Hello”作为默认参数saying，传到了方法里面。然后把hello方法调用时的传参作为value传进去，最终打印出来。

那么，一个元类是怎么从创建到调用的呢？
来！一起根据道生一、一生二、二生三、三生万物的准则，走进元类的生命周期吧！

# 道生一：传入type
class SayMetaClass(type):

    # 传入三大永恒命题：类名称、父类、属性
    def __new__(cls, name, bases, attrs):
        # 创造“天赋”
        attrs[&#39;say_&#39;+name] = lambda self,value,saying=name: print(saying+&#39;,&#39;+value+&#39;!&#39;)
        # 传承三大永恒命题：类名称、父类、属性
        return type.__new__(cls, name, bases, attrs)

# 一生二：创建类
class Hello(object, metaclass=SayMetaClass):
    pass

# 二生三：创建实列
hello = Hello()

# 三生万物：调用实例方法
hello.say_Hello('world!')

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输出为

Hello, world!

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注意：通过元类创建的类，第一个参数是父类，第二个参数是metaclass

普通人出生都不会说话，但有的人出生就会打招呼说“Hello”，“你好”,“sayolala”，这就是天赋的力量。它会给我们面向对象的编程省下无数的麻烦。

现在，保持元类不变，我们还可以继续创建Sayolala， Nihao类，如下：

# 一生二：创建类
class Sayolala(object, metaclass=SayMetaClass):
    pass

# 二生三：创建实列
s = Sayolala()

# 三生万物：调用实例方法
s.say_Sayolala(&#39;japan!&#39;)

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输出

Sayolala, japan!

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也可以说中文

# 一生二：创建类
class Nihao(object, metaclass=SayMetaClass):
    pass

# 二生三：创建实列
n = Nihao()

# 三生万物：调用实例方法
n.say_Nihao(&#39;中华!&#39;)

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输出

Nihao, 中华!

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再来一个小例子：

# 道生一
class ListMetaclass(type):
    def __new__(cls, name, bases, attrs):
        # 天赋：通过add方法将值绑定
        attrs[&#39;add&#39;] = lambda self, value: self.append(value)
        return type.__new__(cls, name, bases, attrs)
        
# 一生二
class MyList(list, metaclass=ListMetaclass):
    pass
    
# 二生三
L = MyList()

# 三生万物
L.add(1)

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现在我们打印一下L

print(L)

>>> [1]

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而普通的list没有add()方法

L2 = list()
L2.add(1)

>>>AttributeError: &#39;list&#39; object has no attribute &#39;add&#39;

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太棒了！学到这里，你是不是已经体验到了造物主的乐趣？

年轻的造物主，请随我一起开创新世界。

我们选择两个领域，一个是Django的核心思想，“Object Relational Mapping”，即对象-关系映射，简称ORM。

这是Django的一大难点，但学完了元类，一切变得清晰。你对Django的理解将更上一层楼！

另一个领域是爬虫领域（黑客领域），一个自动搜索网络上的可用代理，然后换着IP去突破别的人反爬虫限制。

这两项技能非常有用，也非常好玩！

挑战一：通过元类创建ORM

准备工作，创建一个Field类

class Field(object):

    def __init__(self, name, column_type):
        self.name = name
        self.column_type = column_type

    def __str__(self):
        return &#39;<%s:%s>&#39; % (self.__class__.__name__, self.name)

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它的作用是
在Field类实例化时将得到两个参数，name和column_type，它们将被绑定为Field的私有属性，如果要将Field转化为字符串时，将返回“Field:XXX” ， XXX是传入的name名称。

准备工作：创建StringField和IntergerField

class StringField(Field):

    def __init__(self, name):
        super(StringField, self).__init__(name, &#39;varchar(100)&#39;)

class IntegerField(Field):

    def __init__(self, name):
        super(IntegerField, self).__init__(name, &#39;bigint&#39;)

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它的作用是
在StringField,IntegerField实例初始化时，时自动调用父类的初始化方式。

道生一

class ModelMetaclass(type):

    def __new__(cls, name, bases, attrs):
        if name==&#39;Model&#39;:
            return type.__new__(cls, name, bases, attrs)
        print(&#39;Found model: %s&#39; % name)
        mappings = dict()
        for k, v in attrs.items():
            if isinstance(v, Field):
                print(&#39;Found mapping: %s ==> %s&#39; % (k, v))
                mappings[k] = v
        for k in mappings.keys():
            attrs.pop(k)
        attrs[&#39;__mappings__&#39;] = mappings # 保存属性和列的映射关系
        attrs[&#39;__table__&#39;] = name # 假设表名和类名一致
        return type.__new__(cls, name, bases, attrs)

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它做了以下几件事

创建一个新的字典mapping
将每一个类的属性，通过.items()遍历其键值对。如果值是Field类，则打印键值，并将这一对键值绑定到mapping字典上。
将刚刚传入值为Field类的属性删除。
创建一个专门的__mappings__属性，保存字典mapping。
创建一个专门的__table__属性，保存传入的类的名称。

一生二

class Model(dict, metaclass=ModelMetaclass):

    def __init__(self, **kwarg):
        super(Model, self).__init__(**kwarg)

    def __getattr__(self, key):
        try:
            return self[key]
        except KeyError:
            raise AttributeError("&#39;Model&#39; object has no attribute &#39;%s&#39;" % key)

    def __setattr__(self, key, value):
        self[key] = value

    # 模拟建表操作
    def save(self):
        fields = []
        args = []
        for k, v in self.__mappings__.items():
            fields.append(v.name)
            args.append(getattr(self, k, None))
        sql = &#39;insert into %s (%s) values (%s)&#39; % (self.__table__, &#39;,&#39;.join(fields), &#39;,&#39;.join([str(i) for i in args]))
        print(&#39;SQL: %s&#39; % sql)
        print(&#39;ARGS: %s&#39; % str(args))

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如果从Model创建一个子类User：

class User(Model):
    # 定义类的属性到列的映射：
    id = IntegerField(&#39;id&#39;)
    name = StringField(&#39;username&#39;)
    email = StringField(&#39;email&#39;)
    password = StringField(&#39;password&#39;)

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这时
id= IntegerField('id')就会自动解析为：

Model.__setattr__(self, 'id', IntegerField('id'))

因为IntergerField('id')是Field的子类的实例，自动触发元类的__new__，所以将IntergerField('id')存入__mappings__并删除这个键值对。

二生三、三生万物

当你初始化一个实例的时候并调用save()方法时候

u = User(id=12345, name=&#39;Batman&#39;, email=&#39;batman@nasa.org&#39;, password=&#39;iamback&#39;)
u.save()

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这时先完成了二生三的过程：

先调用Model.__setattr__，将键值载入私有对象
然后调用元类的“天赋”，ModelMetaclass.__new__，将Model中的私有对象，只要是Field的实例，都自动存入u.__mappings__。

接下来完成了三生万物的过程：

通过u.save()模拟数据库存入操作。这里我们仅仅做了一下遍历__mappings__操作，虚拟了sql并打印，在现实情况下是通过输入sql语句与数据库来运行。

输出结果为

Found model: User
Found mapping: name ==> <StringField:username>
Found mapping: password ==> <StringField:password>
Found mapping: id ==> <IntegerField:id>
Found mapping: email ==> <StringField:email>
SQL: insert into User (username,password,id,email) values (Batman,iamback,12345,batman@nasa.org)
ARGS: [&#39;Batman&#39;, &#39;iamback&#39;, 12345, &#39;batman@nasa.org&#39;]

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年轻的造物主，你已经和我一起体验了由“道”演化“万物”的伟大历程，这也是Django中的Model版块核心原理。
接下来，请和我一起进行更好玩的爬虫实战（嗯，你现在已经是初级黑客了）：网络代理的爬取吧！

挑战二：网络代理的爬取

准备工作，先爬个页面玩玩

请确保已安装requests和pyquery这两个包。

# 文件：get_page.py
import requests

base_headers = {
    &#39;User-Agent&#39;: &#39;Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/54.0.2840.71 Safari/537.36&#39;,
    &#39;Accept-Encoding&#39;: &#39;gzip, deflate, sdch&#39;,
    &#39;Accept-Language&#39;: &#39;zh-CN,zh;q=0.8&#39;
}


def get_page(url):
    headers = dict(base_headers)
    print(&#39;Getting&#39;, url)
    try:
        r = requests.get(url, headers=headers)
        print(&#39;Getting result&#39;, url, r.status_code)
        if r.status_code == 200:
            return r.text
    except ConnectionError:
        print(&#39;Crawling Failed&#39;, url)
        return None

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这里，我们利用request包，把百度的源码爬了出来。

试一试抓百度

把这一段粘在get_page.py后面，试完删除

if(__name__ == &#39;__main__&#39;):
    rs = get_page(&#39;https://www.baidu.com&#39;)
    print(&#39;result:\r\n&#39;, rs)

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试一试抓代理

把这一段粘在get_page.py后面，试完删除

if(__name__ == &#39;__main__&#39;):
    from pyquery import PyQuery as pq
    start_url = &#39;http://www.proxy360.cn/Region/China&#39;
    print(&#39;Crawling&#39;, start_url)
    html = get_page(start_url)
    if html:
        doc = pq(html)
        lines = doc(&#39;p[name="list_proxy_ip"]&#39;).items()
        for line in lines:
            ip = line.find(&#39;.tbBottomLine:nth-child(1)&#39;).text()
            port = line.find(&#39;.tbBottomLine:nth-child(2)&#39;).text()
            print(ip+&#39;:&#39;+port)

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接下来进入正题：使用元类批量抓取代理

批量处理抓取代理

from getpage import get_page
from pyquery import PyQuery as pq


# 道生一：创建抽取代理的metaclass
class ProxyMetaclass(type):
    """
        元类，在FreeProxyGetter类中加入
        __CrawlFunc__和__CrawlFuncCount__
        两个参数，分别表示爬虫函数，和爬虫函数的数量。
    """
    def __new__(cls, name, bases, attrs):
        count = 0
        attrs[&#39;__CrawlFunc__&#39;] = []
        attrs[&#39;__CrawlName__&#39;] = []
        for k, v in attrs.items():
            if &#39;crawl_&#39; in k:
                attrs[&#39;__CrawlName__&#39;].append(k)
                attrs[&#39;__CrawlFunc__&#39;].append(v)
                count += 1
        for k in attrs[&#39;__CrawlName__&#39;]:
            attrs.pop(k)
        attrs[&#39;__CrawlFuncCount__&#39;] = count
        return type.__new__(cls, name, bases, attrs)


# 一生二：创建代理获取类

class ProxyGetter(object, metaclass=ProxyMetaclass):
    def get_raw_proxies(self, site):
        proxies = []
        print(&#39;Site&#39;, site)
        for func in self.__CrawlFunc__:
            if func.__name__==site:
                this_page_proxies = func(self)
                for proxy in this_page_proxies:
                    print(&#39;Getting&#39;, proxy, &#39;from&#39;, site)
                    proxies.append(proxy)
        return proxies


    def crawl_daili66(self, page_count=4):
        start_url = &#39;http://www.66ip.cn/{}.html&#39;
        urls = [start_url.format(page) for page in range(1, page_count + 1)]
        for url in urls:
            print(&#39;Crawling&#39;, url)
            html = get_page(url)
            if html:
                doc = pq(html)
                trs = doc(&#39;.containerbox table tr:gt(0)&#39;).items()
                for tr in trs:
                    ip = tr.find(&#39;td:nth-child(1)&#39;).text()
                    port = tr.find(&#39;td:nth-child(2)&#39;).text()
                    yield &#39;:&#39;.join([ip, port])

    def crawl_proxy360(self):
        start_url = &#39;http://www.proxy360.cn/Region/China&#39;
        print(&#39;Crawling&#39;, start_url)
        html = get_page(start_url)
        if html:
            doc = pq(html)
            lines = doc(&#39;p[name="list_proxy_ip"]&#39;).items()
            for line in lines:
                ip = line.find(&#39;.tbBottomLine:nth-child(1)&#39;).text()
                port = line.find(&#39;.tbBottomLine:nth-child(2)&#39;).text()
                yield &#39;:&#39;.join([ip, port])

    def crawl_goubanjia(self):
        start_url = &#39;http://www.goubanjia.com/free/gngn/index.shtml&#39;
        html = get_page(start_url)
        if html:
            doc = pq(html)
            tds = doc(&#39;td.ip&#39;).items()
            for td in tds:
                td.find(&#39;p&#39;).remove()
                yield td.text().replace(&#39; &#39;, &#39;&#39;)


if __name__ == &#39;__main__&#39;:
    # 二生三：实例化ProxyGetter
    crawler = ProxyGetter()
    print(crawler.__CrawlName__)
    # 三生万物
    for site_label in range(crawler.__CrawlFuncCount__):
        site = crawler.__CrawlName__[site_label]
        myProxies = crawler.get_raw_proxies(site)

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道生一：元类的__new__中，做了四件事：