特殊的 class
type()
动态语言和静态语言最大的不同，就是函数和类的定义，不是编译时定义的，而是运行时动态创建的。
比方说我们要定义一个 Hello 的 class，就写一个 hello.py 模块:
class Hello(object):
def hello(self, name='world'):
print('Hello, %s.' % name)
当 Python 解释器载入 hello 模块时，就会依次执行该模块的所有语句，执行结果就是动态创建出一个 Hello 的 class 对象，测试如下:
>>> from hello import Hello
>>> h = Hello()
>>> h.hello()
Hello, world.
>>> print(type(Hello))
<class 'type'>
>>> print(type(h))
<class 'hello.Hello'>
type() 函数可以查看一个类型或变量的类型，Hello 是一个 class，它的类型就是 type，而 h 是一个实例，它的类型就是 class Hello。
我们说 class 的定义是运行时动态创建的，而创建 class 的方法就是使用 type() 函数。
type() 函数既可以返回一个对象的类型，又可以创建出新的类型，比如，我们可以通过 type() 函数创建出 Hello 类，而无需通过 class Hello(object)... 的定义:
>>> def fn(self, name='world'): # 先定义函数
... print('Hello, %s.' % name)
...
>>> Hello = type('Hello', (object,), dict(hello=fn)) # 创建Hello class
>>> h = Hello()
>>> h.hello()
Hello, world.
>>> print(type(Hello))
<class 'type'>
>>> print(type(h))
<class '__main__.Hello'>
要创建一个 class 对象，type() 函数依次传入 3 个参数:
- class 的名称；
- 继承的父类集合，注意 Python 支持多重继承，如果只有一个父类，别忘了
tuple的单元素写法； - class 的方法名称与函数绑定，这里我们把函数
fn绑定到方法名hello上。
通过 type() 函数创建的类和直接写 class 是完全一样的，因为 Python 解释器遇到 class 定义时，仅仅是扫描一下 class 定义的语法，然后调用 type() 函数创建出 class。
正常情况下，我们都用 class Xxx... 来定义类，但是，type() 函数也允许我们动态创建出类来，也就是说，动态语言本身支持运行期动态创建类，这和静态语言有非常大的不同，要在静态语言运行期创建类，必须构造源代码字符串再调用编译器，或者借助一些工具生成字节码实现，本质上都是动态编译，会非常复杂。
Enum
Enum 可以把一组相关常量定义在一个 class 中，且 class 不可变，而且成员可以直接比较。
当我们需要定义常量时，一个办法是用大写变量通过整数来定义，例如月份:
JAN = 1
FEB = 2
MAR = 3
...
NOV = 11
DEC = 12
好处是简单，缺点是类型是 int，并且仍然是变量。
更好的方法是为这样的枚举类型定义一个 class 类型，然后，每个常量都是 class 的一个唯一实例。Python 提供了 Enum 类来实现这个功能:
from enum import Enum
Month = Enum('Month', ('Jan', 'Feb', 'Mar', 'Apr', 'May', 'Jun', 'Jul', 'Aug', 'Sep', 'Oct', 'Nov', 'Dec'))
这样我们就获得了 Month 类型的枚举类，可以直接使用 Month.Jan 来引用一个常量，或者枚举它的所有成员:
for name, member in Month.__members__.items():
print(name, '=>', member, ',', member.value)
value 属性则是自动赋给成员的 int 常量，默认从 1 开始计数。
如果需要更精确地控制枚举类型，可以从 Enum 派生出自定义类:
from enum import Enum, unique
@unique
class Weekday(Enum):
Sun = 0 # Sun的value被设定为0
Mon = 1
Tue = 2
Wed = 3
Thu = 4
Fri = 5
Sat = 6
@unique 装饰器可以帮助我们检查保证没有重复值。
访问这些枚举类型可以有若干种方法:
>>> day1 = Weekday.Mon
>>> print(day1)
Weekday.Mon
>>> print(Weekday.Tue)
Weekday.Tue
>>> print(Weekday['Tue'])
Weekday.Tue
>>> print(Weekday.Tue.value)
2
>>> print(day1 == Weekday.Mon)
True
>>> print(day1 == Weekday.Tue)
False
>>> print(Weekday(1))
Weekday.Mon
>>> print(day1 == Weekday(1))
True
>>> Weekday(7)
Traceback (most recent call last):
...
ValueError: 7 is not a valid Weekday
>>> for name, member in Weekday.__members__.items():
... print(name, '=>', member)
...
Sun => Weekday.Sun
Mon => Weekday.Mon
Tue => Weekday.Tue
Wed => Weekday.Wed
Thu => Weekday.Thu
Fri => Weekday.Fri
Sat => Weekday.Sat
可见，既可以用成员名称引用枚举常量，又可以直接根据 value 的值获得枚举常量。
metaclass
除了使用 type() 动态创建类以外，要控制类的创建行为，还可以使用 metaclass。
metaclass 是 Python 中非常具有魔术性的对象，它可以改变类创建时的行为。这种强大的功能使用起来务必小心。
metaclass，直译为元类，简单的解释就是: 当我们定义了类以后，就可以根据这个类创建出实例，所以先定义类，然后创建实例。
但是如果我们想创建出类呢？那就必须根据 metaclass 创建出类，所以: 先定义 metaclass，然后创建类。
连接起来就是: 先定义 metaclass，就可以创建类，最后创建实例。
所以，metaclass 允许您创建类或者修改类。换句话说，您可以把类看成是 metaclass 创建出来的“实例”。
提示
metaclass 是 Python 面向对象里最难理解，也是最难使用的魔术代码。正常情况下，您不会碰到需要使用 metaclass 的情况，所以，以下内容看不懂也没关系，因为基本上您不会用到。
我们先看一个简单的例子，这个 metaclass 可以给我们自定义的 MyList 增加一个 add 方法:
定义 ListMetaclass，按照默认习惯，metaclass 的类名总是以 Metaclass 结尾，以便清楚地表示这是一个 metaclass:
# metaclass是类的模板，所以必须从`type`类型派生:
class ListMetaclass(type):
def __new__(cls, name, bases, attrs):
attrs['add'] = lambda self, value: self.append(value)
return type.__new__(cls, name, bases, attrs)
有了 ListMetaclass，我们在定义类的时候还要指示使用 ListMetaclass 来定制类，传入关键字参数 metaclass:
class MyList(list, metaclass=ListMetaclass):
pass
当我们传入关键字参数 metaclass 时，魔术就生效了，它指示 Python 解释器在创建 MyList 时，要通过 ListMetaclass.__new__() 来创建，在此，我们可以修改类的定义，比如，加上新的方法，然后，返回修改后的定义。
__new__() 方法接收到的参数依次是:
- 当前准备创建的类的对象
- 类的名字
- 类继承的父类集合
- 类的方法集合
测试一下 MyList 是否可以调用 add() 方法:
>>> L = MyList()
>>> L.add(1)
>> L
[1]
而普通的 list 没有 add() 方法:
>>> L2 = list()
>>> L2.add(1)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'list' object has no attribute 'add'
动态修改有什么意义？直接在 MyList 定义中写上 add() 方法不是更简单吗？正常情况下，确实应该直接写，通过 metaclass 修改纯属变态。
但是，总会遇到需要通过 metaclass 修改类定义的。ORM 就是一个典型的例子。
ORM 全称“Object Relational Mapping”，即对象-关系映射，就是把关系数据库的一行映射为一个对象，也就是一个类对应一个表，这样，写代码更简单，不用直接操作 SQL 语句。
要编写一个 ORM 框架，所有的类都只能动态定义，因为只有使用者才能根据表的结构定义出对应的类来。
让我们来尝试编写一个 ORM 框架。
编写底层模块的第一步，就是先把调用接口写出来。比如，使用者如果使用这个 ORM 框架，想定义一个 User 类来操作对应的数据库表 User，我们期待他写出这样的代码:
class User(Model):
# 定义类的属性到列的映射:
id = IntegerField('id')
name = StringField('username')
email = StringField('email')
password = StringField('password')
# 创建一个实例:
u = User(id=12345, name='Michael', email='test@orm.org', password='my-pwd')
# 保存到数据库:
u.save()
其中，父类 Model 和属性类型 StringField、IntegerField 是由 ORM 框架提供的，剩下的魔术方法比如 save() 全部由 metaclass 自动完成。虽然 metaclass 的编写会比较复杂，但 ORM 的使用者用起来却异常简单。
现在，我们就按上面的接口来实现该 ORM。
首先来定义 Field 类，它负责保存数据库表的字段名和字段类型:
class Field(object):
def __init__(self, name, column_type):
self.name = name
self.column_type = column_type
def __str__(self):
return '<%s:%s>' % (self.__class__.__name__, self.name)
在 Field 的基础上，进一步定义各种类型的 Field，比如 StringField，IntegerField 等等:
class StringField(Field):
def __init__(self, name):
super(StringField, self).__init__(name, 'varchar(100)')
class IntegerField(Field):
def __init__(self, name):
super(IntegerField, self).__init__(name, 'bigint')
下一步，就是编写最复杂的 ModelMetaclass 了:
class ModelMetaclass(type):
def __new__(cls, name, bases, attrs):
if name=='Model':
return type.__new__(cls, name, bases, attrs)
print('Found model: %s' % name)
mappings = dict()
for k, v in attrs.items():
if isinstance(v, Field):
print('Found mapping: %s ==> %s' % (k, v))
mappings[k] = v
for k in mappings.keys():
attrs.pop(k)
attrs['__mappings__'] = mappings # 保存属性和列的映射关系
attrs['__table__'] = name # 假设表名和类名一致
return type.__new__(cls, name, bases, attrs)
以及基类 Model:
class Model(dict, metaclass=ModelMetaclass):
def __init__(self, **kw):
super(Model, self).__init__(**kw)
def __getattr__(self, key):
try:
return self[key]
except KeyError:
raise AttributeError(r"'Model' object has no attribute '%s'" % key)
def __setattr__(self, key, value):
self[key] = value
def save(self):
fields = []
params = []
args = []
for k, v in self.__mappings__.items():
fields.append(v.name)
params.append('?')
args.append(getattr(self, k, None))
sql = 'insert into %s (%s) values (%s)' % (self.__table__, ','.join(fields), ','.join(params))
print('SQL: %s' % sql)
print('ARGS: %s' % str(args))
当用户定义一个 class User(Model) 时，Python 解释器首先在当前类 User 的定义中查找 metaclass，如果没有找到，就继续在父类 Model 中查找 metaclass，找到了，就使用 Model 中定义的 metaclass 的 ModelMetaclass 来创建 User 类，也就是说，metaclass 可以隐式地继承到子类，但子类自己却感觉不到。
在 ModelMetaclass 中，一共做了几件事情:
- 排除掉对
Model类的修改； - 在当前类 (比如 User) 中查找定义的类的所有属性，如果找到一个
Field属性，就把它保存到一个__mappings__的 dict 中，同时从类属性中删除该Field属性，否则，容易造成运行时错误 (实例的属性会遮盖类的同名属性) ； - 把表名保存到
__table__中，这里简化为表名默认为类名。
在 Model 类中，就可以定义各种操作数据库的方法，比如 save()，delete()，find()，update() 等等。
我们实现了 save() 方法，把一个实例保存到数据库中。因为有表名，属性到字段的映射和属性值的集合，就可以构造出 INSERT 语句。
编写代码试试:
u = User(id=12345, name='Michael', email='test@orm.org', password='my-pwd')
u.save()
输出如下:
Found model: User
Found mapping: email ==> <StringField:email>
Found mapping: password ==> <StringField:password>
Found mapping: id ==> <IntegerField:uid>
Found mapping: name ==> <StringField:username>
SQL: insert into User (password,email,username,id) values (?,?,?,?)
ARGS: ['my-pwd', 'test@orm.org', 'Michael', 12345]
可以看到，save() 方法已经打印出了可执行的 SQL 语句，以及参数列表，只需要真正连接到数据库，执行该 SQL 语句，就可以完成真正的功能。
不到 100 行代码，我们就通过 metaclass 实现了一个精简的 ORM 框架，是不是非常简单？