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Python元类

时间:2018-07-11 22:57:50      阅读:301      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:接下来   spl   inter   +=   写法   field   参考   japan   pytho   

学懂元类,首先要知道两句话:

  • 道生一,一生二,二生三。三生万物
  • 我是谁?我从哪里来?我要到那里去?

在Python的世界里,拥有一个永恒的道:type,如此广袤无垠的Python生态圈,都是由type产生出来的。

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道生一,一生二,二生三,三生万物。

  1. :即就是type
  2. :即是metaclass
  3. :即是class(或者实例生成器)
  4. :即是instance

1 关于类

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:

 1 # 创建一个Hello类,拥有属性say_hello ----二的起源
 2 class Hello():
 3     def say_hello(self, name=world):
 4         print(Hello, %s. % name)
 5  
 6  
 7 # 从Hello类创建一个实例hello ----二生三
 8 hello = Hello()
 9  
10 # 使用hello调用方法say_hello ----三生万物
11 hello.say_hello()

输出效果:

Hello, world.

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:

1 def fn(self, name=world): # 假如我们有一个函数叫fn
2     print(Hello, %s. % name)
3     
4 Hello = type(Hello, (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”

  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:

1 # 从Hello类创建一个实例hello ----二生三,完全一样
2 hello = Hello()
3  
4 # 使用hello调用方法say_hello ----三生万物,完全一样
5 hello.say_hello()

  输出效果:

Hello, world.

 可以看出,输出的结果一致。

我们回头看一眼最精彩的地方,道直接生出了二

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

 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:

1 class Hello(object){
2 # class 后声明“我是谁”
3 # 小括号内声明“我来自哪里”
4 # 花括号内声明“我要到哪里去”
5     def say_hello(){
6         pass
7     }
8 }
  • 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)。

2 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:

1 class SayMetaClass(type):
2  
3     def __new__(cls, name, bases, attrs):
4         attrs[say_+name] = lambda self,value,saying=name: print(saying+,+value+!)
5         return type.__new__(cls, name, bases, attrs)

 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[say_+name] = lambda self,value,saying=name: print(saying+,+value+!)

 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!

 1 # 道生一:传入type
 2 class SayMetaClass(type):
 3  
 4     # 传入三大永恒命题:类名称、父类、属性
 5     def __new__(cls, name, bases, attrs):
 6         # 创造“天赋”
 7         attrs[say_+name] = lambda self,value,saying=name: print(saying+,+value+!)
 8         # 传承三大永恒命题:类名称、父类、属性
 9         return type.__new__(cls, name, bases, attrs)
10  
11 # 一生二:创建类
12 class Hello(object, metaclass=SayMetaClass):
13     pass
14  
15 # 二生三:创建实列
16 hello = Hello()
17  
18 # 三生万物:调用实例方法
19 hello.say_Hello(world!)

 输出为:

Hello, world!

 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

class Nihao(object, metaclass=SayMetaClass):
    pass
 
# 二生三:创建实列
s = Sayolala()
n = Nihao()
 
# 三生万物:调用实例方法
s.say_Sayolala(japan!)
n.say_Nihao(中华!)

 输出结果为:

Sayolala, japan!
Nihao, 中华!

 再来一个小栗子:

 1 # 道生一
 2 class ListMetaclass(type):
 3     def __new__(cls, name, bases, attrs):
 4         # 天赋:通过add方法将值绑定
 5         attrs[add] = lambda self, value: self.append(value)
 6         return type.__new__(cls, name, bases, attrs)
 7         
 8 # 一生二
 9 class MyList(list, metaclass=ListMetaclass):
10     pass
11     
12 # 二生三
13 L = MyList()
14  
15 # 三生万物
16 L.add(1)

 现在我们打印一下L:

print(L)
>>> [1]

 而普通的list没有add()方法:

1 L2 = list()
2 L2.add(1)
3  
4 >>>AttributeError: list object has no attribute add

 太棒了!学到这里,你是不是已经体验到了造物主的乐趣?

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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!

3 挑战一:通过元类创建ORM

1. 准备工作,创建一个Field类

1 class Field(object):
2  
3     def __init__(self, name, column_type):
4         self.name = name
5         self.column_type = column_type
6  
7     def __str__(self):
8         return <%s:%s> % (self.__class__.__name__, self.name)

 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。

2. 准备工作:创建StringField和IntergerField

1 class StringField(Field):
2  
3     def __init__(self, name):
4         super(StringField, self).__init__(name, varchar(100))
5  
6 class IntegerField(Field):
7  
8     def __init__(self, name):
9         super(IntegerField, self).__init__(name, bigint)

 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。

3. 道生一

 1 class ModelMetaclass(type):
 2  
 3     def __new__(cls, name, bases, attrs):
 4         if name==Model:
 5             return type.__new__(cls, name, bases, attrs)
 6         print(Found model: %s % name)
 7         mappings = dict()
 8         for k, v in attrs.items():
 9             if isinstance(v, Field):
10                 print(Found mapping: %s ==> %s % (k, v))
11                 mappings[k] = v
12         for k in mappings.keys():
13             attrs.pop(k)
14         attrs[__mappings__] = mappings # 保存属性和列的映射关系
15         attrs[__table__] = name # 假设表名和类名一致
16         return type.__new__(cls, name, bases, attrs)

 它做了以下几件事

  1. 创建一个新的字典mapping
  2. 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。
  3. 将刚刚传入值为Field类的属性删除。
  4. 创建一个专门的__mappings__属性,保存字典mapping。
  5. 创建一个专门的__table__属性,保存传入的类的名称。

4. 一生二

 1 class Model(dict, metaclass=ModelMetaclass):
 2  
 3     def __init__(self, **kwarg):
 4         super(Model, self).__init__(**kwarg)
 5  
 6     def __getattr__(self, key):
 7         try:
 8             return self[key]
 9         except KeyError:
10             raise AttributeError("‘Model‘ object has no attribute ‘%s‘" % key)
11  
12     def __setattr__(self, key, value):
13         self[key] = value
14  
15     # 模拟建表操作
16     def save(self):
17         fields = []
18         args = []
19         for k, v in self.__mappings__.items():
20             fields.append(v.name)
21             args.append(getattr(self, k, None))
22         sql = insert into %s (%s) values (%s) % (self.__table__, ,.join(fields), ,.join([str(i) for i in args]))
23         print(SQL: %s % sql)
24         print(ARGS: %s % str(args))

 如果从Model创建一个子类User

1 class User(Model):
2     # 定义类的属性到列的映射:
3     id = IntegerField(id)
4     name = StringField(username)
5     email = StringField(email)
6     password = StringField(password)

 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。

5. 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

1 u = User(id=12345, name=Batman, email=batman@nasa.org, password=iamback)
2 u.save()

 这时先完成了二生三的过程:

  1. 先调用Model.__setattr__,将键值载入私有对象
  2. 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: [Batman, iamback, 12345, batman@nasa.org]
  • 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!

4 挑战二:网络代理的爬取

1. 准备工作,先爬个页面玩玩

请确保已安装requests和pyquery这两个包。

 1 # 文件:get_page.py
 2 import requests
 3  
 4 base_headers = {
 5     User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/54.0.2840.71 Safari/537.36,
 6     Accept-Encoding: gzip, deflate, sdch,
 7     Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8
 8 }
 9  
10  
11 def get_page(url):
12     headers = dict(base_headers)
13     print(Getting, url)
14     try:
15         r = requests.get(url, headers=headers)
16         print(Getting result, url, r.status_code)
17         if r.status_code == 200:
18             return r.text
19     except ConnectionError:
20         print(Crawling Failed, url)
21         return None

 这里,我们利用request包,把百度的源码爬了出来:

1 if(__name__ == __main__):
2     rs = get_page(https://www.baidu.com)
3     print(result:\r\n, rs)

 试一试抓代理:

 1 if(__name__ == __main__):
 2     from pyquery import PyQuery as pq
 3     start_url = http://www.proxy360.cn/Region/China
 4     print(Crawling, start_url)
 5     html = get_page(start_url)
 6     if html:
 7         doc = pq(html)
 8         lines = doc(div[name="list_proxy_ip"]).items()
 9         for line in lines:
10             ip = line.find(.tbBottomLine:nth-child(1)).text()
11             port = line.find(.tbBottomLine:nth-child(2)).text()
12             print(ip+:+port)

 接下来进入正题:使用元类批量抓取代理。

2. 批量处理抓取代理

 1 from getpage import get_page
 2 from pyquery import PyQuery as pq
 3  
 4  
 5 # 道生一:创建抽取代理的metaclass
 6 class ProxyMetaclass(type):
 7     """
 8         元类,在FreeProxyGetter类中加入
 9         __CrawlFunc__和__CrawlFuncCount__
10         两个参数,分别表示爬虫函数,和爬虫函数的数量。
11     """
12     def __new__(cls, name, bases, attrs):
13         count = 0
14         attrs[__CrawlFunc__] = []
15         attrs[__CrawlName__] = []
16         for k, v in attrs.items():
17             if crawl_ in k:
18                 attrs[__CrawlName__].append(k)
19                 attrs[__CrawlFunc__].append(v)
20                 count += 1
21         for k in attrs[__CrawlName__]:
22             attrs.pop(k)
23         attrs[__CrawlFuncCount__] = count
24         return type.__new__(cls, name, bases, attrs)
25  
26  
27 # 一生二:创建代理获取类
28  
29 class ProxyGetter(object, metaclass=ProxyMetaclass):
30     def get_raw_proxies(self, site):
31         proxies = []
32         print(Site, site)
33         for func in self.__CrawlFunc__:
34             if func.__name__==site:
35                 this_page_proxies = func(self)
36                 for proxy in this_page_proxies:
37                     print(Getting, proxy, from, site)
38                     proxies.append(proxy)
39         return proxies
40  
41  
42     def crawl_daili66(self, page_count=4):
43         start_url = http://www.66ip.cn/{}.html
44         urls = [start_url.format(page) for page in range(1, page_count + 1)]
45         for url in urls:
46             print(Crawling, url)
47             html = get_page(url)
48             if html:
49                 doc = pq(html)
50                 trs = doc(.containerbox table tr:gt(0)).items()
51                 for tr in trs:
52                     ip = tr.find(td:nth-child(1)).text()
53                     port = tr.find(td:nth-child(2)).text()
54                     yield :.join([ip, port])
55  
56     def crawl_proxy360(self):
57         start_url = http://www.proxy360.cn/Region/China
58         print(Crawling, start_url)
59         html = get_page(start_url)
60         if html:
61             doc = pq(html)
62             lines = doc(div[name="list_proxy_ip"]).items()
63             for line in lines:
64                 ip = line.find(.tbBottomLine:nth-child(1)).text()
65                 port = line.find(.tbBottomLine:nth-child(2)).text()
66                 yield :.join([ip, port])
67  
68     def crawl_goubanjia(self):
69         start_url = http://www.goubanjia.com/free/gngn/index.shtml
70         html = get_page(start_url)
71         if html:
72             doc = pq(html)
73             tds = doc(td.ip).items()
74             for td in tds:
75                 td.find(p).remove()
76                 yield td.text().replace( , ‘‘)
77  
78  
79 if __name__ == __main__:
80     # 二生三:实例化ProxyGetter
81     crawler = ProxyGetter()
82     print(crawler.__CrawlName__)
83     # 三生万物
84     for site_label in range(crawler.__CrawlFuncCount__):
85         site = crawler.__CrawlName__[site_label]
86         myProxies = crawler.get_raw_proxies(site)
道生一:元类的__new__中,做了四件事:
  1. 将“crawl_”开头的类方法的名称推入ProxyGetter.__CrawlName__
  2. 将“crawl_”开头的类方法的本身推入ProxyGetter.__CrawlFunc__
  3. 计算符合“crawl_”开头的类方法个数
  4. 删除所有符合“crawl_”开头的类方法

怎么样?是不是和之前创建ORM的__mappings__过程极为相似?

一生二:类里面定义了使用pyquery抓取页面元素的方法

分别从三个免费代理网站抓取了页面上显示的全部代理。

如果对yield用法不熟悉,可以查看:廖雪峰的python教程:生成器

二生三:创建实例对象crawler

三生万物:遍历每一个__CrawlFunc__
  1. 在ProxyGetter.__CrawlName__上面,获取可以抓取的的网址名。
  2. 触发类方法ProxyGetter.get_raw_proxies(site)
  3. 遍历ProxyGetter.__CrawlFunc__,如果方法名和网址名称相同的,则执行这一个方法
  4. 把每个网址获取到的代理整合成数组输出。

那么。。。怎么利用批量代理,冲击别人的网站,套取别人的密码,狂发广告水贴,定时骚扰客户? 呃!想啥呢!这些自己悟!如果悟不到,请听下回分解!

年轻的造物主,创造世界的工具已经在你手上,请你将它的威力发挥到极致!

请记住挥动工具的口诀:

  • 道生一,一生二,二生三,三生万物
  • 我是谁,我来自哪里,我要到哪里去

 

 

本文参考资料:http://python.jobbole.com/88795/

 

Python元类

标签:接下来   spl   inter   +=   写法   field   参考   japan   pytho   

原文地址:https://www.cnblogs.com/qianyeliange/p/9286797.html

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