问题描述

假如有个基类Base,现在想在Base中记录所有继承了Base的基类
实现的效果是这样的：

    class Foo1(Base):
        pass

    class Foo(object):
        pass

    class Foo2(Base):
        pass

    class Sun(Base):
        pass

    for item in Base:
        print(item)

    print(Foo in list(Base))
    print(Foo2 in list(Base))
    print(list(Base))

输出结果：

Foo1
Foo2
Sun
False
True
[Foo1, Foo2, Sun]

Key Points

• python 中类的本质也是对象
• 创建类也类似一个对象的创建过程
• 元类控制类的创建
• 指定Base的元类， Base的所有子类在创建时都会进入元类中的_new_方法，在此方法中进行记录

Codes

# 使用 python 元类解决这个问题
class BaseMetaClass(type):
    record_cls = []

    def __iter__(self):
        for item in BaseMetaClass.record_cls:
            yield item

    # 控制类的打印名称
    def __repr__(cls):
        return cls.__name__

    def __new__(cls, name, bases, attrs):
        new_cls = type.__new__(cls, name, bases, attrs)
        if name != 'Base':
            BaseMetaClass.record_cls.append(new_cls)
        return new_cls


class Base(object, metaclass=BaseMetaClass):
    def __init__(self):
        pass

    def __iter__(self):
        yield BaseMetaClass

深入探究

过程分析

• 指定Base的关键字metaclass时，就指定了所有的Base类在创建时，都需要通过metaclass 中的__new__ 方法进行创建。__new__() 方法中指定的四个参数的含义分别是：1. cls 当前准备创建的类， 2.name 当前创建的类的名字。3. bases类继承的父类集合 4. 类方法集合
• type.__new__(cls, name, base, attrs) 返回的是什么的是什么类型的？是BaseMetaClass类型的，编写了下面这样的测试代码：

class BaseMetaClass(type):
    record_names = []

    def __iter__(self):
        for item in BaseMetaClass.record_names:
            yield item

    # 控制类的打印名称
    def __repr__(cls):
        return cls.__name__

    def __new__(cls, name, bases, attrs):
        new_cls = type.__new__(cls, name, bases, attrs)
        print("type of {} is {} name is {}".format(name, type(new_cls), new_cls.__name__))
        if name != 'Base':
            BaseMetaClass.record_names.append(new_cls)
        return new_cls

print 的结果是:

type of Base is <class '__main__.BaseMetaClass'> name is Base
type of Foo1 is <class '__main__.BaseMetaClass'> name is Foo1
type of Foo2 is <class '__main__.BaseMetaClass'> name is Foo2
type of Sun is <class '__main__.BaseMetaClass'> name is Sun

总结这段代码的意义： Base, Foo1, Foo2, Sun虽然是我们定义的类，但是他们都是BaseMetaClass这个类的对象。它们的类型由name进行区分

• 由于Base是继承自BaseMetaClass, Base和其任意子类在定义时都会在BaseMetaClass的__new__()中创建类的对象
• 我们在BaseMetaClass 的__new__()中记录，就知道了Base究竟有哪些子类。