html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

Заметки об объектной системе языка Python ч.2

Вторая часть заметок об объектной системе python'a (первая часть тут). В этой статье рассказывается, что такое классы, метаклассы, type, object и как происходит поиск атрибутов в классе.


Классы


Классы (типы) — это объектные фабрики. Их главная задача — создавать объекты, обладающие определенным поведением.

Классы определяют поведение объектов с помощью своих атрибутов (которые хранятся в __dict__ класса): методов, свойств, классовых переменные, дескрипторов, а также с помощью атрибутов, унаследованных от родительских классов.

Инстанцирование обычного объекта происходит в 2 этапа: сначала его создание, потом инициализация. Соответственно, сначала запускается метод класса __new__, который возвращает объект данного класса, потом выполняется метод класса __init__, который инициализирует уже созданный объект.

def __new__(cls, ...) — статический метод (но его можно таковым не объявлять), который создает объект класса cls.

def __init__(self, ...) — метод класса, который инициализирует созданный объект.

Например, объявим класс:

>>> class A(object):
...     pass
... 
>>>


Для класса A не определены ни __new__, ни __init__. В соответствии с алгоритмом поиска атрибутов для класса (типа), который не стоит путать с алгоритмом поиска атрибутов для обычных объектов, когда класс не найдет их в своем__dict__, он будет искать эти методы в __dict__ своих базовых (родительских) классах.

Класс А имеет в качестве родителя встроенный класс object. Таким образом он будет их искать в object.__dict__

И найдет:

>>> object.__dict__['__init__']
<slot wrapper '__init__' of 'object' objects>
>>> object.__dict__['__new__']
<built-in method __new__ of type object at 0x82e780>
>>>


Раз есть такие методы, значит, получается, что a = A() аналогичен последовательности вызовов:

a = object.__new__(A)
object.__init__(a)

В общем виде, используя super, который как раз и реализует алгоритм поиска атрибутов по родительским классам [1]:

a = super(A, A).__new__(A)
super(A, A).__init__(a)

Пример.

>>> class A(object):
...     def __new__(cls):
...         obj = super(A, cls).__new__(cls)
...         print 'created object', obj
...         return obj
...     def __init__(self):
...         print 'initing object'self
...

>>> A()
created object <__main__.A object at 0x1620ed0>
initing object <__main__.A object at 0x1620ed0>
<__main__.A object at 0x1620ed0>
>>> 


Singleton v.1


Понимая, как происходит создание объекта, можно написать реализацию паттерна одиночка.

Мы должны гарантировать, что у класса есть только один экземпляр. Т.е. при вызове конструктора класса, всегда возвращаем один и тот же экземпляр класса.

А это значит, что при вызов метода __new__ должен возвращать каждый раз один и тот же объект. Хранить сам объект можно, например, в классовой переменной instance.

В результате получаем:

>>> class C(object):
...     instance = None
...     def __new__(cls):
...         if cls.instance is None:
...             cls.instance = super(C, cls).__new__(cls)
...         return cls.instance
... 
>>> C() is C()
True
>>> C().= 1
>>> = C()
>>> = C()
>>> c.x
1
>>> d.x
1
>>> c.x=2
>>> d.x
2
>>> c.x
2


Классы и метаклассы.


Для класса (типа), так же как и для обычного объекта, существует класс (тип), который создает классы и определяет поведение класса. Этот класс называется метаклассом.

Создание класса, как и обычного объекта происходит с помощью вызова конструктора, но т.к. в классе есть несколько дополнительных специальных атрибутов, которые должны быть инициализированы, в конструктор передаются и соответствующие обязательные параметры.

XClass = XMetaClass(name, bases, attrs)

Тогда, сразу после создания
XClass.__name__ равно name,
XClass.__bases__ равен bases,
XClass.__dict__ равен attrs, а
XClass.__class__ равен XMetaClass

По умолчанию для всех определяемых классов метаклассом является type.

Таким образом.

>>> class A(object):
...     pass
... 


Эквивалентно, по аналогии с обычными объектами:

>>> type('A', (object,), {})
<class '__main__.A'>


А это:

>>> class B(A):
...     def foo(self):
...         42
...


эквивалентно

>>> type('B', (A,), {'foo'lambda self42})

При определении класса, можно задать свой метакласс с помощью
классовой переменной __metaclass__:

>>> class A(object):
...     __metaclass__ = Meta
...
>>>


Что равносильно: A = Meta('A', (object,), {})

О type и object


Прежде всего type и object — это объекты. И, как у всех порядочных объектов, у них есть специальные атрибуты __class__ и __dict__:

>>> object.__class__
<type 'type'>
>>> type.__class__
<type 'type'>


>>> object.__dict__
<dictproxy object at 0x7f7797a1cf30>
>>> type.__dict__
<dictproxy object at 0x7f7797a1cfa0>


Более того object, и type — это объекты типа (классы), и у них тоже есть специальные атрибуты __name__, __bases___:

>>> object.__name__
'object'
>>> type.__name__
'type'
>>> object.__bases__
()
>>> type.__bases__
(<type 'object'>,)
>>> 


Экземпляры типа или класса object — это объекты (любые). Т.е. любой объект — экземпляр класса object:

>>> isinstance(1object)
True
>>> isinstance(setattrobject)
True
>>> isinstance("foo"object)
True
>>> isinstance(A, object)
True


Даже функция является объектом:
>>> def bar():
...     pass
... 
>>> isinstance(bar, object)
True


Кроме того, класс object сам является своим экземпляром:

>>> isinstance(objectobject)
True


type тоже является его экземпляром:

>>> isinstance(typeobject)
True


Инстанцирование — object() возвращает самый простой и общий объект:

>>> = object()

У которого даже __dict__ нет, есть только __class__.

>>> o.__dict__
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'object' object has no attribute '__dict__'
>>> o.__class__
<type 'object'>
>>>


Экземпляры класса или типа type — это только другие классы или другие типы:

Число — это не класс

>>> isinstance(1type)
False


Строка тоже

>>> isinstance("foo"type)
False


Встроенная функция setattr тоже не класс.

>>> isinstance(setattrtype)
False


Класс — это класс.

>>> isinstance(A, type)
True


Тип строки — это класс.

>>> isinstance("foo".__class__, type)
True


Т.к. object и type — тоже классы, то они являются экземплярами класса type:

>>> isinstance(objecttype)
True
>>> isinstance(typetype)
True
>>> 


Т.к. множество классов (типов) являются подмножеством множества объектов, то логично предположить, что type является подклассом object, т.е.

>>> issubclass(typeobject)
True
>>> issubclass(objecttype)
False


type — это просто класс, экземплярами которого являются другие классы. (т.е. метакласс). А сами классы можно считать расширением простых, обычных объектов.

Таким образом, когда мы наследуем класс от object, этот класс автоматически наследует поведение класса object, т.е. при инстанцировании он будет возвращать обычный объект. А когда мы наследуем от класса type, мы также автоматически наследуем поведение класса type, т.е. при инстацированни будет создаваться класс. А класс, который создает класс, называется метаклассом.

Значит, чтобы определить просто класс, нужно наследовать его от object, чтобы определить метакласс — наследуем его от type.

И еще: не нужно путать type(a) и type(name, bases, attrs).
type(a) — вызов с одним аргументом, возвращает тип объекта,
a type(name, bases, attrs) — вызов с тремя аргументами — это вызов конструктора класса.

О поиске атрибутов в классе


Как уже было отмечено, алгоритм поиска атрибутов в обычном объекте, но есть некоторые тонкости, т.к. у типов (классов) есть __bases__ — родительские классы (типы).

Если атрибут есть в __dict__ возвращается он, затем идет поиск по базовым классам из __bases__, а потом идет обращение к __dict__ __class__'а (т.е. фактически метакласса) и его (метакласса) родительских классов (метаклассов).

Небольшой пример:

>>> class Ameta(type):
...     def foo(cls):
...         print 'Ameta.foo'
...
>>> class A(object):
...     __metaclass__ = Ameta
... 
>>> A.foo()
Ameta.foo


Все что определяется в метаклассе доступно для класса, но не доступно для экзмепляров класса — обычных объектов, т.к. поиск атрибутов в обычном объекте ведется только по __dict__ словарям класса.

>>> = A()
>>> a.foo
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'A' object has no attribute 'foo'


В A.__dict__ 'foo' нет:

>>> A.__dict__['foo']
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 'foo'


Зато он есть в метаклассе, поэтому:

>>> A.foo()
Ameta.foo

>>> class B(A):
...     @classmethod
...     def foo(cls):
...         print 'B.foo'
... 
>>> B.foo   # т.к. foo есть B.__dict__ вернется значение B.__dict__['foo']
<bound method Ameta.foo of <class '__main__.B'>>
>>> B.foo()
B.foo

>>> class C(B):
...     pass
... 
>>> C.foo()  # вернет значение из базового класса B.
B.foo

Экземпляр класса C также вызовет метод foo из класса B.

>>> c= C()
>>> c.foo()
B.foo

>>> class D(A): 
...     pass
... 
>>> D.foo()
Ameta.foo


А экземпляр D не найдет:

>>> = D()
>>> d.foo()
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'D' object has no attribute 'foo'


Метаклассы


Метаклассы являются фабриками классов (или типов). Инстанцирование класса тоже проходит в 2 этапа — создание объекта типа (класса) и его инициализация. Это также делается с помощью двух методов метакласса. Сначала вызывается метод __new__ метакласса с параметрами, необходимыми для создания класса — name, bases, attrs, а потом __init__ с теми же параметрами и уже созданным классом.

Пример.

>>> class Meta(type):
...     pass
... 
>>> Meta('A', (object,), {})
<class '__main__.A'>


В начале метакласс Meta ищет метод __new__ у себя в словаре __dict__, не находит его там и начинает искать в __dict__ своих родительских классах (т.е. метаклассах, в данном случае type), т.е. происходит обычный поиск атрибута в классе. В результате исполнения __new__ с соответствующими параметрами получает новый класс, который потом инициализируется вызовом __init__ метода метакласса.

В совсем развернутом виде получается:

cls = type.__dict__['__new__'](Meta, 'A', (object,), {})
type.__dict__['__init__'](cls, 'A', (object,), {})

Или с помощью super

cls = super(Meta, Meta).__new__(Meta, 'A', (object,), {})
super(Meta, Meta).__init__(cls, 'A', (object,), {})

Стоит отметить, что в отличие от инстанцирования обычных объектов, используется не object.__new__ и object.__init__, а type.__new__ и type.__init__. У object.__new__ и type.__new__ разные сигнатуры, и object.__new__ возвращает обычный объект (regular object), а type.__new__ — объект типа (typeobject), т.е. класс.

Посмотрим, как это все работает на примере.

>>> class Meta(type):
...     def __new__(mcls, name, bases, attrs):
...         print 'creating new class', name
...         return super(Meta, mcls).__new__(mcls, name, bases, attrs)
...     def __init__(cls, name, bases, attrs):
...         print 'initing new class', name
...         
... 
>>> class A(object):
...     __metaclass__ = Meta
... 
creating new class A
initing new class A


Во время инстанцирования просто объекта, никаких надписей не выводится.

>>> = A()
>>> 

Кроме того, соответственно, во методах __new__ и __init__ метакласса можно менять все: имя, список суперклассов, атрибуты.

Cсылки


  • Unifying types and classes in Python — главный документ, объясняющий что, как и зачем в новых классах.
  • Making Types Look More Like Classes — PEP 252, описывающий отличие старых классов от новых.
  • Built-in functions — детальное описание работы всех встроенных функций.
  • Data model — детальное описание модели данных python'а.
  • Python types and objects — объяснение объектной модели python на простых примерах с картинками.


Примечания


[1] Более подробно про super — тут.

Читать дальше


Заметки об объектной системе языка Python ч.3
Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с habrahabr.ru

1

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • wrise007
          • домен habrahabr.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции