Metaclasses là một tính năng mạnh mẽ trong Python cho phép bạn tùy chỉnh việc tạo lớp. Bằng cách sử dụng metaclass, bạn có thể thêm các hành vi, thuộc tính và phương thức cụ thể vào các lớp, cho phép bạn tạo ra các chương trình linh hoạt và hiệu quả hơn. Lớp này cung cấp khả năng làm việc với metaprogramming trong Python.
Metaclasses là một OOP concept có sẵn trong tất cả mã Python theo mặc định. Python cung cấp chức năng để tạo các metaclass tùy chỉnh bằng cách sử dụng từ khóa type . Type là một metaclass mà các thể hiện của nó là các lớp. Bất kỳ lớp nào được tạo ra trong Python đều là một thể hiện của metaclass type .
Một metaclass là một lớp của một lớp khác, định nghĩa cách mà một lớp hoạt động. Mỗi lớp trong Python là một thể hiện của metaclass của nó. Theo mặc định, Python sử dụng hàm type() để xây dựng các metaclass. Tuy nhiên, bạn có thể định nghĩa metaclass riêng của mình để tùy chỉnh việc tạo lớp và hành vi của nó.
Khi định nghĩa một lớp, nếu không có lớp cơ sở hoặc metaclass nào được chỉ định rõ ràng, thì Python sử dụng type() để xây dựng lớp. Sau đó, thân lớp sẽ được thực thi trong một không gian tên mới, và tên lớp kết quả sẽ được liên kết cục bộ với đầu ra của type(name, bases, namespace) .
Hãy quan sát kết quả của việc tạo một đối tượng lớp mà không chỉ định các cơ sở cụ thể hoặc một metaclass.
class Demo: pass obj = Demo() print(obj)
Output
Khi thực thi chương trình trên, bạn sẽ nhận được các kết quả sau −
<__main__.Demo object at 0x7fe78f43fe80>
Ví dụ này minh họa những kiến thức cơ bản về lập trình siêu trong Python bằng cách sử dụng các lớp siêu. Đầu ra ở trên cho thấy rằng obj là một thể hiện của lớp Demo , nằm trong vị trí bộ nhớ 0x7fe78f43fe80 . Đây là hành vi mặc định của lớp siêu trong Python, cho phép chúng ta dễ dàng kiểm tra các chi tiết của lớp.
Hàm type() trong Python có thể được sử dụng để tạo các lớp metaclass một cách động.
Trong ví dụ này, DemoClass sẽ được tạo ra bằng cách sử dụng hàm type(), và một thể hiện của lớp này cũng sẽ được tạo ra và hiển thị.
# Creating a class dynamically using type()
DemoClass = type('DemoClass', (), {})
obj = DemoClass()
print(obj)
Output
Khi thực thi chương trình trên, bạn sẽ nhận được các kết quả sau −
<__main__.DemoClass object at 0x7f9ff6af3ee0>
Dưới đây là một ví dụ khác về creating a Metaclass with inheritance có thể được thực hiện bằng cách kế thừa từ một lớp khác sử dụng hàm type() .
class Demo:
pass
Demo2 = type('Demo2', (Demo,), dict(attribute=10))
obj = Demo2()
print(obj.attribute)
print(obj.__class__)
print(obj.__class__.__bases__)
Output
Dưới đây là kết quả −
10 <class '__main__.Demo2'> (<class '__main__.Demo'>,)
Trong Python, bạn có thể tùy chỉnh cách các lớp được tạo và khởi tạo bằng cách định nghĩa metaclass của riêng bạn. Việc tùy chỉnh này rất hữu ích cho nhiều tác vụ lập trình meta, chẳng hạn như thêm hành vi cụ thể cho tất cả các thể hiện của một lớp hoặc thực thi các mẫu nhất định trên nhiều lớp khác nhau.
Việc tùy chỉnh các lớp có thể được thực hiện bằng cách ghi đè các phương thức trong metaclass, cụ thể là __new__ và __init__ .
Hãy xem ví dụ về cách chúng ta có thể tùy chỉnh việc tạo lớp bằng cách sử dụng phương thức __new__ của một metaclass trong Python.
# Define a custom metaclass
class MyMetaClass(type):
def __new__(cls, name, bases, dct):
dct['version'] = 1.0
# Modify the class name
name = 'Custom' + name
return super().__new__(cls, name, bases, dct)
# MetaClass acts as a template for the custom metaclass
class Demo(metaclass=MyMetaClass):
pass
# Instantiate the class
obj = Demo()
# Print the class name and version attribute
print("Class Name:", type(obj).__name__)
print("Version:", obj.version)
Output
Trong khi thực thi đoạn mã trên, bạn sẽ nhận được các kết quả sau −
Class Name: CustomDemo Version: 1.0
Dưới đây là một ví dụ khác minh họa cách tùy chỉnh metaclass bằng cách sử dụng __init__ trong Python.
# Define a custom metaclass
class 2yCreating MetaClass(type):
def __init__(cls, name, bases, dct):
print('Initializing class', name)
# Add a class-level attribute
cls.version= 10
super().__init__(name, bases, dct)
# Define a class using the custom metaclass
class MyClass(metaclass=MyMetaClass):
def __init__(self, value):
self.value = value
def display(self):
print(f"Value: {self.value}, Version: {self.__class__.version}")
# Instantiate the class and demonstrate its usage
obj = MyClass(42)
obj.display()
Output
Trong khi thực thi đoạn mã trên, bạn sẽ nhận được các kết quả sau −
Initializing class MyClass Value: 42, Version: 10