type()

動(dòng)態(tài)語(yǔ)言和靜態(tài)語(yǔ)言最大的不同，就是函數(shù)和類的定義，不是編譯時(shí)定義的，而是運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的。

比方說(shuō)我們要定義一個(gè)Hello的class，就寫一個(gè)hello.py模塊：

當(dāng)Python解釋器載入hello模塊時(shí)，就會(huì)依次執(zhí)行該模塊的所有語(yǔ)句，執(zhí)行結(jié)果就是動(dòng)態(tài)創(chuàng)建出一個(gè)Hello的class對(duì)象，測(cè)試如下：

type()函數(shù)可以查看一個(gè)類型或變量的類型，Hello是一個(gè)class，它的類型就是type，而h是一個(gè)實(shí)例，它的類型就是class?Hello。

我們說(shuō)class的定義是運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的，而創(chuàng)建class的方法就是使用type()函數(shù)。

type()函數(shù)既可以返回一個(gè)對(duì)象的類型，又可以創(chuàng)建出新的類型，比如，我們可以通過(guò)type()函數(shù)創(chuàng)建出Hello類，而無(wú)需通過(guò)class Hello(object)...的定義：

要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)class對(duì)象，type()函數(shù)依次傳入3個(gè)參數(shù)：

1. class的名稱；

2. 繼承的父類集合，注意Python支持多重繼承，如果只有一個(gè)父類，別忘了tuple的單元素寫法；

3. class的方法名稱與函數(shù)綁定，這里我們把函數(shù)fn綁定到方法名hello上。

通過(guò)type()函數(shù)創(chuàng)建的類和直接寫class是完全一樣的，因?yàn)镻ython解釋器遇到class定義時(shí)，僅僅是掃描一下class定義的語(yǔ)法，然后調(diào)用type()函數(shù)創(chuàng)建出class。

正常情況下，我們都用class Xxx...來(lái)定義類，但是，type()函數(shù)也允許我們動(dòng)態(tài)創(chuàng)建出類來(lái)，也就是說(shuō)，動(dòng)態(tài)語(yǔ)言本身支持運(yùn)行期動(dòng)態(tài)創(chuàng)建類，這和靜態(tài)語(yǔ)言有非常大的不同，要在靜態(tài)語(yǔ)言運(yùn)行期創(chuàng)建類，必須構(gòu)造源代碼字符串再調(diào)用編譯器，或者借助一些工具生成字節(jié)碼實(shí)現(xiàn)，本質(zhì)上都是動(dòng)態(tài)編譯，會(huì)非常復(fù)雜。

metaclass

除了使用type()動(dòng)態(tài)創(chuàng)建類以外，要控制類的創(chuàng)建行為，還可以使用metaclass。

metaclass，直譯為元類，簡(jiǎn)單的解釋就是：

當(dāng)我們定義了類以后，就可以根據(jù)這個(gè)類創(chuàng)建出實(shí)例，所以：先定義類，然后創(chuàng)建實(shí)例。

但是如果我們想創(chuàng)建出類呢？那就必須根據(jù)metaclass創(chuàng)建出類，所以：先定義metaclass，然后創(chuàng)建類。

連接起來(lái)就是：先定義metaclass，就可以創(chuàng)建類，最后創(chuàng)建實(shí)例。

所以，metaclass允許你創(chuàng)建類或者修改類。換句話說(shuō)，你可以把類看成是metaclass創(chuàng)建出來(lái)的“實(shí)例”。

metaclass是Python面向?qū)ο罄镒铍y理解，也是最難使用的魔術(shù)代碼。正常情況下，你不會(huì)碰到需要使用metaclass的情況，所以，以下內(nèi)容看不懂也沒關(guān)系，因?yàn)榛旧夏悴粫?huì)用到。

我們先看一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，這個(gè)metaclass可以給我們自定義的MyList增加一個(gè)add方法：

定義ListMetaclass，按照默認(rèn)習(xí)慣，metaclass的類名總是以Metaclass結(jié)尾，以便清楚地表示這是一個(gè)metaclass：

有了ListMetaclass，我們?cè)诙x類的時(shí)候還要指示使用ListMetaclass來(lái)定制類，傳入關(guān)鍵字參數(shù)metaclass：

當(dāng)我們傳入關(guān)鍵字參數(shù)metaclass時(shí)，魔術(shù)就生效了，它指示Python解釋器在創(chuàng)建MyList時(shí)，要通過(guò)ListMetaclass.__new__()來(lái)創(chuàng)建，在此，我們可以修改類的定義，比如，加上新的方法，然后，返回修改后的定義。

__new__()方法接收到的參數(shù)依次是：

1. 當(dāng)前準(zhǔn)備創(chuàng)建的類的對(duì)象；

2. 類的名字；

3. 類繼承的父類集合；

4. 類的方法集合。

測(cè)試一下MyList是否可以調(diào)用add()方法：

而普通的list沒有add()方法：

動(dòng)態(tài)修改有什么意義？直接在MyList定義中寫上add()方法不是更簡(jiǎn)單嗎？正常情況下，確實(shí)應(yīng)該直接寫，通過(guò)metaclass修改純屬變態(tài)。

但是，總會(huì)遇到需要通過(guò)metaclass修改類定義的。ORM就是一個(gè)典型的例子。

ORM全稱“Object Relational Mapping”，即對(duì)象-關(guān)系映射，就是把關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的一行映射為一個(gè)對(duì)象，也就是一個(gè)類對(duì)應(yīng)一個(gè)表，這樣，寫代碼更簡(jiǎn)單，不用直接操作SQL語(yǔ)句。

要編寫一個(gè)ORM框架，所有的類都只能動(dòng)態(tài)定義，因?yàn)橹挥惺褂谜卟拍芨鶕?jù)表的結(jié)構(gòu)定義出對(duì)應(yīng)的類來(lái)。

讓我們來(lái)嘗試編寫一個(gè)ORM框架。

編寫底層模塊的第一步，就是先把調(diào)用接口寫出來(lái)。比如，使用者如果使用這個(gè)ORM框架，想定義一個(gè)User類來(lái)操作對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)表User，我們期待他寫出這樣的代碼：

其中，父類Model和屬性類型StringField、IntegerField是由ORM框架提供的，剩下的魔術(shù)方法比如save()全部由父類Model自動(dòng)完成。雖然metaclass的編寫會(huì)比較復(fù)雜，但ORM的使用者用起來(lái)卻異常簡(jiǎn)單。

現(xiàn)在，我們就按上面的接口來(lái)實(shí)現(xiàn)該ORM。

首先來(lái)定義Field類，它負(fù)責(zé)保存數(shù)據(jù)庫(kù)表的字段名和字段類型：

在Field的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步定義各種類型的Field，比如StringField，IntegerField等等：

下一步，就是編寫最復(fù)雜的ModelMetaclass了：

以及基類Model：

當(dāng)用戶定義一個(gè)class User(Model)時(shí)，Python解釋器首先在當(dāng)前類User的定義中查找metaclass，如果沒有找到，就繼續(xù)在父類Model中查找metaclass，找到了，就使用Model中定義的metaclass的ModelMetaclass來(lái)創(chuàng)建User類，也就是說(shuō)，metaclass可以隱式地繼承到子類，但子類自己卻感覺不到。

在ModelMetaclass中，一共做了幾件事情：

1. 排除掉對(duì)Model類的修改；

2. 在當(dāng)前類（比如User）中查找定義的類的所有屬性，如果找到一個(gè)Field屬性，就把它保存到一個(gè)__mappings__的dict中，同時(shí)從類屬性中刪除該Field屬性，否則，容易造成運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤（實(shí)例的屬性會(huì)遮蓋類的同名屬性）；

3. 把表名保存到__table__中，這里簡(jiǎn)化為表名默認(rèn)為類名。

在Model類中，就可以定義各種操作數(shù)據(jù)庫(kù)的方法，比如save()，delete()，find()，update等等。

我們實(shí)現(xiàn)了save()方法，把一個(gè)實(shí)例保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。因?yàn)橛斜砻?，屬性到字段的映射和屬性值的集合，就可以?gòu)造出INSERT語(yǔ)句。

編寫代碼試試：

輸出如下：

可以看到，save()方法已經(jīng)打印出了可執(zhí)行的SQL語(yǔ)句，以及參數(shù)列表，只需要真正連接到數(shù)據(jù)庫(kù)，執(zhí)行該SQL語(yǔ)句，就可以完成真正的功能。

不到100行代碼，我們就通過(guò)metaclass實(shí)現(xiàn)了一個(gè)精簡(jiǎn)的ORM框架，是不是非常簡(jiǎn)單？

小結(jié)

metaclass是Python中非常具有魔術(shù)性的對(duì)象，它可以改變類創(chuàng)建時(shí)的行為。這種強(qiáng)大的功能使用起來(lái)務(wù)必小心。