兩句話掌握 Python 最難知識點——元類

千萬不要被所謂「元類是99%的python程序員不會用到的特性」這類的說辭嚇住。由於每一箇中國人,都是天生的元類使用者html

學懂元類,你只須要知道兩句話:python

  • 道生一,一輩子二,二生三,三生萬物
  • 我是誰?我從哪來裏?我要到哪裏去?

在python世界,擁有一個永恆的道,那就是「type」,請記在腦海中,type就是道。如此廣袤無垠的python生態圈,都是由type產生出來的。git

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道生一,一輩子二,二生三,三生萬物。程序員

  1.  便是 type
  2.  便是 metaclass(元類,或者叫類生成器)
  3.  便是 class(類,或者叫實例生成器)
  4.  便是 instance(實例)
  5. 萬物 便是 實例的各類屬性與方法,咱們日常使用python時,調用的就是它們。

道和一,是咱們今天討論的命題,而2、3、和萬物,則是咱們經常使用的類、實例、屬性和方法,用hello world來舉例:

輸出效果:github

這就是一個標準的「二生三,三生萬物」過程。 從類到咱們能夠調用的方法,用了這兩步。web

那咱們不禁自主要問,類從何而來呢?回到代碼的第一行。
class Hello實際上是一個函數的「語義化簡稱」,只爲了讓代碼更淺顯易懂,它的另外一個寫法是:sql

這樣的寫法,就和以前的Class Hello寫法做用徹底相同,你能夠試試建立實例並調用數據庫

輸出效果:編程

咱們回頭看一眼最精彩的地方,道直接生出了二數組

Hello = type(‘Hello’, (object,), dict(say_hello=fn))

這就是「道」,python世界的起源,你能夠爲此而驚歎。
注意它的三個參數!暗合人類的三大永恆命題:我是誰,我從哪裏來,我要到哪裏去。

  • 第一個參數:我是誰。 在這裏,我須要一個區分於其它一切的命名,以上的實例將我命名爲「Hello」
  • 第二個參數:我從哪裏來
    在這裏,我須要知道從哪裏來,也就是個人「父類」,以上實例中個人父類是「object」——python中一種很是初級的類。
  • 第三個參數:我要到哪裏去
    在這裏,咱們將須要調用的方法和屬性包含到一個字典裏,再做爲參數傳入。以上實例中,咱們有一個say_hello方法包裝進了字典中。

值得注意的是,三大永恆命題,是一切類,一切實例,甚至一切實例屬性與方法都具備的。理所應當,它們的「創造者」,道和一,即type和元類,也具備這三個參數。但日常,類的三大永恆命題並不做爲參數傳入,而是以以下方式傳入

  • 造物主,能夠直接創造單個的人,但這是一件苦役。造物主會先創造「人」這一物種,再批量創造具體的我的。並將三大永恆命題,一直傳遞下去。
  • 「道」能夠直接生出「二」,但它會先生出「一」,再批量地製造「二」。
  • type能夠直接生成類(class),但也能夠先生成元類(metaclass),再使用元類批量定製類(class)。

元類——道生一,一輩子二

通常來講,元類均被命名後綴爲Metalass。想象一下,咱們須要一個能夠自動打招呼的元類,它裏面的類方法呢,有時須要say_Hello,有時須要say_Hi,有時又須要say_Sayolala,有時須要say_Nihao。

若是每一個內置的say_xxx都須要在類裏面聲明一次,那將是多麼可怕的苦役! 不如使用元類來解決問題。

如下是建立一個專門「打招呼」用的元類代碼:

記住兩點:
一、元類是由「type」衍生而出,因此父類須要傳入type。【道生一,因此一必須包含道

二、元類的操做都在 __new__中完成,它的第一個參數是將建立的類,以後的參數便是三大永恆命題:我是誰,我從哪裏來,我將到哪裏去。 它返回的對象也是三大永恆命題,接下來,這三個參數將一直陪伴咱們。

在__new__中,我只進行了一個操做,就是

它跟據類的名字,建立了一個類方法。好比咱們由元類建立的類叫「Hello」,那建立時就自動有了一個叫「say_Hello」的類方法,而後又將類的名字「Hello」做爲默認參數saying,傳到了方法裏面。而後把hello方法調用時的傳參做爲value傳進去,最終打印出來。

那麼,一個元類是怎麼從建立到調用的呢?
來!一塊兒根據道生1、一輩子2、二生3、三生萬物的準則,走進元類的生命週期吧!

輸出爲

注意:經過元類建立的類,第一個參數是父類,第二個參數是metaclass

普通人出生都不會說話,但有的人出生就會打招呼說「Hello」,「你好」,「sayolala」,這就是天賦的力量。它會給咱們面向對象的編程省下無數的麻煩。

如今,保持元類不變,咱們還能夠繼續建立Sayolala, Nihao類,以下:

輸出

也能夠說中文

輸出

再來一個小例子:

如今咱們打印一下L

而普通的list沒有add()方法

太棒了!學到這裏,你是否是已經體驗到了造物主的樂趣?

python世界的一切,盡在掌握。

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年輕的造物主,請隨我一塊兒開創新世界。

咱們選擇兩個領域,一個是Django的核心思想,「Object Relational Mapping」,即對象-關係映射,簡稱ORM。

這是Django的一大難點,但學完了元類,一切變得清晰。你對Django的理解將更上一層樓!

另外一個領域是爬蟲領域(黑客領域),一個自動搜索網絡上的可用代理,而後換着IP去突破別的人反爬蟲限制。

這兩項技能很是有用,也很是好玩!

挑戰一:經過元類建立ORM

準備工做,建立一個Field類

它的做用是
在Field類實例化時將獲得兩個參數,name和column_type,它們將被綁定爲Field的私有屬性,若是要將Field轉化爲字符串時,將返回「Field:XXX」 , XXX是傳入的name名稱。

準備工做:建立StringField和IntergerField

它的做用是
在StringField,IntegerField實例初始化時,時自動調用父類的初始化方式。

道生一

它作了如下幾件事

  1. 建立一個新的字典mapping
  2. 將每個類的屬性,經過.items()遍歷其鍵值對。若是值是Field類,則打印鍵值,並將這一對鍵值綁定到mapping字典上。
  3. 將剛剛傳入值爲Field類的屬性刪除。
  4. 建立一個專門的__mappings__屬性,保存字典mapping。
  5. 建立一個專門的__table__屬性,保存傳入的類的名稱。

一輩子二

若是從Model建立一個子類User:

這時
id= IntegerField(‘id’)就會自動解析爲:

Model.__setattr__(self, ‘id’, IntegerField(‘id’))

由於IntergerField(‘id’)是Field的子類的實例,自動觸發元類的__new__,因此將IntergerField(‘id’)存入__mappings__並刪除這個鍵值對。

二生3、三生萬物

當你初始化一個實例的時候並調用save()方法時候

這時先完成了二生三的過程:

  1. 先調用Model.__setattr__,將鍵值載入私有對象
  2. 而後調用元類的「天賦」,ModelMetaclass.__new__,將Model中的私有對象,只要是Field的實例,都自動存入u.__mappings__。

接下來完成了三生萬物的過程:

經過u.save()模擬數據庫存入操做。這裏咱們僅僅作了一下遍歷__mappings__操做,虛擬了sql並打印,在現實狀況下是經過輸入sql語句與數據庫來運行。

輸出結果爲

  • 年輕的造物主,你已經和我一塊兒體驗了由「道」演化「萬物」的偉大曆程,這也是Django中的Model版塊核心原理。
  • 接下來,請和我一塊兒進行更好玩的爬蟲實戰(嗯,你如今已是初級黑客了):網絡代理的爬取吧!

挑戰二:網絡代理的爬取

準備工做,先爬個頁面玩玩

請確保已安裝requests和pyquery這兩個包。

這裏,咱們利用request包,把百度的源碼爬了出來。

試一試抓百度

把這一段粘在get_page.py後面,試完刪除

試一試抓代理

把這一段粘在get_page.py後面,試完刪除

接下來進入正題:使用元類批量抓取代理

批量處理抓取代理

道生一:元類的__new__中,作了四件事:
  1. 將「crawl_」開頭的類方法的名稱推入ProxyGetter.__CrawlName__
  2. 將「crawl_」開頭的類方法的自己推入ProxyGetter.__CrawlFunc__
  3. 計算符合「crawl_」開頭的類方法個數
  4. 刪除全部符合「crawl_」開頭的類方法

怎麼樣?是否是和以前建立ORM的__mappings__過程極爲類似?

一輩子二:類裏面定義了使用pyquery抓取頁面元素的方法

分別從三個免費代理網站抓取了頁面上顯示的所有代理。

若是對yield用法不熟悉,能夠查看:
廖雪峯的python教程:生成器

二生三:建立實例對象crawler

三生萬物:遍歷每個__CrawlFunc__
  1. 在ProxyGetter.__CrawlName__上面,獲取能夠抓取的的網址名。
  2. 觸發類方法ProxyGetter.get_raw_proxies(site)
  3. 遍歷ProxyGetter.__CrawlFunc__,若是方法名和網址名稱相同的,則執行這一個方法
  4. 把每一個網址獲取到的代理整合成數組輸出。

那麼。。。怎麼利用批量代理,衝擊別人的網站,套取別人的密碼,狂發廣告水貼,定時騷擾客戶? 呃!想啥呢!這些本身悟!若是悟不到,請聽下回分解!

年輕的造物主,創造世界的工具已經在你手上,請你將它的威力發揮到極致!

請記住揮動工具的口訣:

    • 道生一,一輩子二,二生三,三生萬物
    • 我是誰,我來自哪裏,我要到哪裏去
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