На этом шаге мы рассмотрим способ решения поставленной задачи.

Задача

    Вы хотите инициализировать части определения класса один раз, во время определения класса, а не при создании экземпляров.

Решение

    Выполнение действий по инициализации или начальному присваиванию значений во время определения класса - это классический пример использования метаклассов. Метакласс "срабатывает" как раз в момент определения, когда вы можете выполнить дополнительные шаги.

    Вот пример, который использует эту идею для создания классов, похожих на именованные кортежи из модуля collections:

>>> import operator
>>> class StructTupleMeta(type):
    def __init__(cls, *args, **kwargs):
        super().__init__(*args, **kwargs)
        for n, name in enumerate(cls._fields_):
            setattr(cls, name, property(operator.itemgetter(n)))

>>> class StructTuple(tuple, metaclass=StructTupleMeta):
    _fields_ = []
    def __new__(cls, *args):
        if len(args) != len(cls._fields_):
            raise ValueError('{} arguments required'.format(len(cls._fields_)))
        return super().__new__(cls,args)

>>> 

    Этот код позволяет определять простые структуры на основе кортежей:

>>> class Stock(StructTuple):
    _fields_ = ['name', 'shares', 'price']

>>> class Point(StructTuple):
    _fields_ = ['x', 'y']

>>> 

    Вот как они работают:

>>> s = Stock('ACME', 50, 91.1)
>>> s
('ACME', 50, 91.1)
>>> s[0]
'ACME'
>>> s.name
'ACME'
>>> s.shares * s.price
4555.0
>>> s.shares = 23
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#12>", line 1, in <module>
    s.shares = 23
AttributeError: can't set attribute
>>> 

Обсуждение

    В этом рецепте класс StructTupleMeta принимает список имен атрибутов в атрибуте класса _fields и превращает их в методы свойства (property), которые осуществляют доступ к конкретному слоту кортежа. Функция operator.itemgetter() создает функцию доступа (акцессор), а функция property() превращает ее в свойство.

    Главная сложность этого рецепта - знать, когда происходят различные шаги инициализации. Метод __init__() в StructTupleMeta вызывается только один раз для каждого определяемого класса. Аргумент cls - это класс, который только что был определен. Код использует переменную класса _fields, чтобы взять новый определенный класс и добавить в него несколько новых частей.

    Класс StructTuple служит общим базовым классом для пользователей, которые его наследуют. Метод __new__() в этом классе отвечает за создание новых экземпляров. Использование __new__() здесь несколько необычное, поскольку частично связано с тем фактором, что мы модифицируем сигнатуру вызова кортежей, чтобы получить возможность создавать экземпляры с помощью обычно выглядящих вызовов:

s = Stock('ACME', 50, 91.1)	# ОК
s = Stock(('ACME', 50, 91.1))	# Ошибка

    В отличие от __init__(), метод __new__() вызывается до того, как экземпляр создан. Поскольку кортежи неизменяемы, невозможно внести какие-либо изменения в них после создания. Функция __init__() запускается в процессе инициализации слишком поздно, чтобы выполнить эту задачу. Именно поэтому был определен метод __new__().

    Хотя это короткий рецепт, его внимательное изучение вознаградит читателя глубоким пониманием того, как определяются классы в Python, как создаются экземпляры, а также знанием точек, в которых вызываются различные методы метаклассов и классов.

    На следующем шаге мы рассмотрим реализацию множественной диспетчеризации с помощью аннотаций функций.

Предыдущий шаг Содержание Следующий шаг