【python 笔记】元类中的__call__方法

【python 笔记】元类中的__call__方法

 

在学到用metaclass实现单例时，发现用的是元类的__call__方法，而不是__new__方法。对元类__call__比较疑惑，看起来似乎和普通类的__call__不一样。学习之后，一些基础的总结如下。

 

先是一些基本的概念等

• 元类是类的类，元类之于类就相当于类之于实例。
• 元类的new方法会创建一个类并返回，就像类的new方法会创建一个实例并返回一样。
• 元类中其他方法的定义类似于类中方法的定义。
• __call__方法是元类中有一个特殊的方法。

 

在元类方法中，参数cls对应的对象：

class Meta(type): 
    def __new__(cls, name, bases, dct):  # cls为元类Meta
        return type.__new__(cls, name, bases, dct)
    def __init__(cls, *args, **kwargs):  # cls为元类创建的类
        pass
    def __call__(cls, *args, **kwargs):  # cls为元类创建的类
        pass

 

对元类__new__、__call__的分析

 

Code1:元类 改写__new__方法

class SingletonType(type):
    def __new__(cls, class_name, class_parents, class_attr):  # cls为元类
        print('元类__new__')
        return type(class_name, class_parents, class_attr)

    def __init__(cls, *args, **kwargs):  #cls为元类创建的类
        print('元类__init__')
        super().__init__(*args, **kwargs)


class Foo(metaclass=SingletonType):
    def __init__(self, name):
        print("Foo __init__")
        self.name = name

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        print('Foo __new__')
        return object.__new__(cls)

obj = Foo('name')
print(obj)

obj = Foo('name')
print(obj)



# 输出：
# 元类__new__
# Foo __new__
# Foo __init__
# <__main__.Foo object at 0x7f7312016080>
# Foo __new__
# Foo __init__
# <__main__.Foo object at 0x7f73120160b8>

Code1中：

1. 定义类时，元类定义并执行了__new__，但元类的__init__不会再被调用。
2. 创建对象时，Foo类中的__new__方法和__init__方法依次执行。
3. 第二次创建对象时，元类的__new__不会再被调用。因为元类的__new__方法会创建一个类并返回，而这个类在定义时已经存在了。

 

Code2: 元类 改写__call__特殊方法，不改写__new__方法

class SingletonType(type):
    def __call__(cls, *args, **kwargs):  # cls为元类创建的类
        print('元类__call__')
        # obj = cls.__new__(cls, *args, **kwargs)  # 手动调用Foo.__new__(obj)
        # cls.__init__(obj, *args, **kwargs)  # 手动调用Foo.__init__()
        obj = object.__new__(cls)
        return obj

    def __init__(cls, *args, **kwargs):  #cls为元类创建的类
        print('元类__init__')
        super().__init__(*args, **kwargs)


class Foo(metaclass=SingletonType):
    def __init__(self, name):
        print("Foo __init__")
        self.name = name

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        print('Foo __new__')
        return object.__new__(cls)

obj = Foo('name')
print(obj)

obj2 = Foo('name')
print(obj2)


# 输出：
# 元类__init__
# 元类__call__
# <__main__.Foo object at 0x7f2f9367b048>
# 元类__call__
# <__main__.Foo object at 0x7f2f9367b080>

1. 两次创建对象都会调用元类的__call__方法。因为 元类__call__方法返回的是实例，和类的__new__方法返回的一样。
2. 类的__new__方法和__init__方法并没有被执行。因为 元类__call__方法会截断类的__new__和__init__方法，阻止其执行。（可以手动调用执行）

Code3：元类 进一步改写__call__特殊方法，将其返回改为type.__call__(cls, *args, **kwargs)

class SingletonType(type):
    def __call__(cls, *args, **kwargs):  # cls为元类创建的类
        print('元类__call__')
        # obj = cls.__new__(cls, *args, **kwargs)  # 手动调用Foo.__new__(obj)
        # cls.__init__(obj, *args, **kwargs)  # 手动调用Foo.__init__()
        # obj = object.__new__(cls)
        obj = type.__call__(cls, *args, **kwargs)
        return obj

    def __init__(cls, *args, **kwargs):  #cls为元类创建的类
        print('元类__init__')
        super().__init__(*args, **kwargs)


class Foo(metaclass=SingletonType):
    def __init__(self, name):
        print("Foo __init__")
        self.name = name

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        print('Foo __new__')
        return object.__new__(cls)

obj = Foo('name')
print(obj)

obj2 = Foo('name')
print(obj2)


# 输出：
# 元类__init__
# 元类__call__
# Foo __new__
# Foo __init__
# <__main__.Foo object at 0x7f5da0368048>
# 元类__call__
# Foo __new__
# Foo __init__
# <__main__.Foo object at 0x7f5da0368080>

Code3中，元类的__call__中返回type.__call__(cls, *args, **kwargs),则type创建的对象,里面会调用Foo的__new__方法,和__init__方法，而不会被屏蔽。

 

 

Code4: 元类 改写__call__特殊方法，也改写__new__方法

class SingletonType(type):
    def __new__(cls, class_name, class_parents, class_attr):  # cls为元类
        print('元类__new__')
        return type(class_name, class_parents, class_attr)


    def __init__(cls, *args, **kwargs):  #cls为元类创建的类
        print('元类__init__')
        super().__init__(*args, **kwargs)

    def __call__(cls, *args, **kwargs):  # cls为元类创建的类
        print('元类__call__')
        # obj = cls.__new__(cls, *args, **kwargs)  # 手动调用Foo.__new__(obj)
        # cls.__init__(obj, *args, **kwargs)  # 手动调用Foo.__init__()
        # obj = object.__new__(cls)
        obj = type.__call__(cls, *args, **kwargs)
        return obj


class Foo(metaclass=SingletonType):
    def __init__(self, name):
        print("Foo __init__")
        self.name = name

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        print('Foo __new__')
        return object.__new__(cls)


obj = Foo('name')
print(obj)

obj2 = Foo('name')
print(obj2)

# 输出：
# 元类__new__
# Foo __new__
# Foo __init__
# <__main__.Foo object at 0x7fcc476fb048>
# Foo __new__
# Foo __init__
# <__main__.Foo object at 0x7fcc476fb080>

1.执行了元类__new__方法，而__call__方法并没有执行，所以也没有因为__call__方法而屏蔽了类的__new__和__init__方法。

 

总结

1. 元类的__new__方法会创建一个类并返回,类似类的new方法会创建一个实例并返回。
2. 从代码看，元类同是改写__new__和__init__时，后者不会被调用（存疑）
3. 元类__call__方法返回的是实例，和类的__new__方法返回的一样。
4. __call__方法返回值不是 type.__call__(cls, *args, **kwargs) 时，元类__call__方法会截断类的__new__和__init__方法，阻止其执行。
5. 如果元类的__call__中返回type.__call__(cls, *args, **kwargs)，type创建的对象,里面会调用类的__new__方法,和__init__方法。

对比

在元类中：

创建的对象是类，如果希望能够自定义它，一般改写__new__；
如果有需要的话，也可以在__init__中做些事情；
一些高级的用法会涉及到改写__call__特殊方法。

 

 

 

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水平有限，出错难免，还望指正!