1 个类继承 2 个不同的元类（abcmeta 和用户定义的元）

Question

我有一个 class1 需要从两个不同的元类继承，即 Meta1 和 abc.ABCMeta

当前实现：

Meta1 的实现：

class Meta1(type):
    def __new__(cls, classname, parent, attr):
        new_class = type.__new__(cls, classname, parent, attr)
        return super(Meta1, cls).__new__(cls, classname, parent, attr)

class1Abstract 的实现

class class1Abstract(object):
    __metaclass__ = Meta1
    __metaclass__ = abc.ABCMeta

主类的实现

class mainClass(class1Abstract):
    # do abstract method stuff

我知道两次实现 2 个不同的元数据是错误的。

我改变了加载metclass的方式（几次尝试），我明白了 TypeError：调用元类库时出错

metaclass conflict: the metaclass of a derived class must be a (non-strict) subclass of the metaclasses of all its bases

我的想法用完了......

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EDITED 1

我尝试了这个解决方案，它可以工作，但 mainClass 不是 class1Abstract 的实例

print issubclass(mainClass, class1Abstract) # true
print isinstance(mainClass, class1Abstract) # false

class1Abstract的实现

class TestMeta(Meta1):
    pass


class AbcMeta(object):
    __metaclass__ = abc.ABCMeta
    pass


class CombineMeta(AbcMeta, TestMeta):
    pass


class class1Abstract(object):
    __metaclass__ = CombineMeta

    @abc.abstractmethod
    def do_shared_stuff(self):
        pass

    @abc.abstractmethod
    def test_method(self):
        ''' test method '''

mainClass的实现

class mainClass(class1Abstract):
    def do_shared_stuff(self):
        print issubclass(mainClass, class1Abstract) # True
        print isinstance(mainClass, class1Abstract) # False

由于 mainClass 继承自一个抽象类，python 应该抱怨 test_method 没有在 mainClass 中实现。但它并没有抱怨什么，因为 print isinstance(mainClass, class1Abstract) # False

dir(mainClass) 没有

['__abstractmethods__', '_abc_cache', '_abc_negative_cache', '_abc_negative_cache_version', '_abc_registry']

帮助！

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EDITED 2

class1Abstract的实现

CombineMeta = type("CombineMeta", (abc.ABCMeta, Meta1), {})
class class1Abstract(object):
    __metaclass__ = abc.ABCMeta

    @abc.abstractmethod
    def do_shared_stuff(self):
        pass

    @abc.abstractmethod
    def test_method(self):
        ''' test method '''

mainClass的实现

class mainClass(class1Abstract):
    __metaclass__ = CombineMeta
    def do_shared_stuff(self):
        print issubclass(mainClass, class1Abstract) # True
        print isinstance(mainClass, class1Abstract) # False

dir(mainClass) 现在有了 abstractmethod 的魔法方法

['__abstractmethods__', '__class__', '__delattr__', '__dict__', '__doc__', '__format__', '__getattribute__', '__hash__', '__init__', '__metaclass__', '__module__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', '_abc_cache', '_abc_negative_cache', '_abc_negative_cache_version', '_abc_registry', 'do_shared_stuff', 'test_method']

但是 python 没有警告 test_method 没有被实例化

帮助！

Answer 1

在 Python 中，每个类只能有一个元类，而不是很多。然而，通过混合这些元类做什么，可以实现类似的行为（例如，如果它有多个元类）。

让我们从简单的开始。我们自己的元类，只是给类添加新属性：

class SampleMetaClass(type):
  """Sample metaclass: adds `sample` attribute to the class"""
  def __new__(cls, clsname, bases, dct):
    dct['sample'] = 'this a sample class attribute'
    return super(SampleMetaClass, cls).__new__(cls, clsname, bases, dct)

class MyClass(object):
  __metaclass__ = SampleMetaClass

print("SampleMetaClass was mixed in!" if 'sample' in MyClass.__dict__ else "We've had a problem here")

这会打印“SampleMetaClass was mixed in!”，所以我们知道我们的基本元类工作正常。

现在，另一方面，我们想要一个抽象类，最简单的是：

from abc import ABCMeta, abstractmethod

class AbstractClass(object):
  __metaclass__ = ABCMeta
  @abstractmethod
  def implement_me(self):
    pass

class IncompleteImplementor(AbstractClass):
  pass

class MainClass(AbstractClass):
  def implement_me(self):
    return "correct implementation in `MainClass`"

try:
  IncompleteImplementor()
except TypeError as terr:
  print("missing implementation in `IncompleteImplementor`")

MainClass().implement_me()

这会打印“IncompleteImplementor 中缺少的实现”，然后是“MainClass 中的正确实现”。因此，抽象类也可以正常工作。

现在，我们有 2 个简单的实现，我们需要将两个元类的行为混合在一起。这里有多种选择。

选项 1 - 子类化

可以将SampleMetaClass 实现为ABCMeta 的子类——元类也是类，可以继承它们！

class SampleMetaABC(ABCMeta):
  """Same as SampleMetaClass, but also inherits ABCMeta behaviour"""
  def __new__(cls, clsname, bases, dct):
    dct['sample'] = 'this a sample class attribute'
    return super(SampleMetaABC, cls).__new__(cls, clsname, bases, dct)

现在，我们更改AbstractClass 定义中的元类：

class AbstractClass(object):
  __metaclass__ = SampleMetaABC
  @abstractmethod
  def implement_me(self):
    pass

# IncompleteImplementor and MainClass implementation is the same, but make sure to redeclare them if you use same interpreter from the previous test

然后再次运行我们的两个测试：

try:
  IncompleteImplementor()
except TypeError as terr:
  print("missing implementation in `IncompleteImplementor`")

MainClass().implement_me()

print("sample was added!" if 'sample' in IncompleteImplementor.__dict__ else "We've had a problem here")
print("sample was added!" if 'sample' in MainClass.__dict__ else "We've had a problem here")

这仍然会打印出IncompleteImplementor 没有正确实现，MainClass 是，并且现在两者都添加了sample 类级属性。这里要注意的是，元类的Sample 部分也成功应用于IncompleteImplementor（好吧，没有理由不这样做）。

正如预期的那样，isinstance 和 issubclass 仍然可以正常工作：

print(issubclass(MainClass, AbstractClass)) # True, inheriting from AbtractClass
print(isinstance(MainClass, AbstractClass)) # False as expected - AbstractClass is a base class, not a metaclass
print(isinstance(MainClass(), AbstractClass)) # True, now created an instance here

选项 2 - 编写元类

其实问题本身就有这个选项，只需要一个小修复即可。将新的元类声明为几个更简单的元类的组合，以混合它们的行为：

SampleMetaWithAbcMixin = type('SampleMetaWithAbcMixin', (ABCMeta, SampleMetaClass), {})

如前所述，更改 AbstractClass 的元类（同样，IncompleteImplementor 和 MainClass 不会更改，但如果在同一个解释器中，则重新声明它们）：

class AbstractClass(object):
  __metaclass__ = SampleMetaWithAbcMixin
  @abstractmethod
  def implement_me(self):
    pass

从这里开始，运行相同的测试应该会产生相同的结果：ABCMeta 仍然有效并确保实现了@abstractmethod-s，SampleMetaClass 添加了一个sample 属性。

我个人更喜欢后一种选择，原因与我通常更喜欢组合而不是继承的原因相同：在多个（元）类之间最终需要的组合越多 - 组合就越简单。

有关元类的更多信息

最后，我读过的关于元类的最佳解释是这样的答案： What is a metaclass in Python?

Answer 2

默认情况下，python 仅在您尝试实例化类时抱怨类具有抽象方法，而不是在您创建类时。这是因为类的元类仍然是ABCMeta（或其子类型），所以允许有抽象方法。

为了得到你想要的，你需要编写自己的元类，当它发现__abstractmethods__ 不为空时会引发错误。这样，您必须明确说明何时不再允许使用抽象方法。

from abc import ABCMeta, abstractmethod

class YourMeta(type):
    def __init__(self, *args, **kwargs):
        super(YourMeta, self).__init__(*args, **kwargs)
        print "YourMeta.__init__"
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        newcls = super(YourMeta, cls).__new__(cls, *args, **kwargs)
        print "YourMeta.__new__"
        return newcls

class ConcreteClassMeta(ABCMeta):
    def __init__(self, *args, **kwargs):
        super(ConcreteClassMeta, self).__init__(*args, **kwargs)
        if self.__abstractmethods__:
            raise TypeError("{} has not implemented abstract methods {}".format(
                self.__name__, ", ".join(self.__abstractmethods__)))

class CombinedMeta(ConcreteClassMeta, YourMeta):
    pass

class AbstractBase(object):
    __metaclass__ = ABCMeta

    @abstractmethod
    def f(self):
        raise NotImplemented

try:
    class ConcreteClass(AbstractBase):
        __metaclass__ = CombinedMeta

except TypeError as e:
    print "Couldn't create class --", e

class ConcreteClass(AbstractBase):
    __metaclass__ = CombinedMeta
    def f(self):
        print "ConcreteClass.f"

assert hasattr(ConcreteClass, "__abstractmethods__")
c = ConcreteClass()
c.f()

哪些输出：

YourMeta.__new__
YourMeta.__init__
Couldn't create class -- ConcreteClass has not implemented abstract methods f
YourMeta.__new__
YourMeta.__init__
ConcreteClass.f

Answer 3

无需设置两个元类：Meta1 应继承自 abc.ABCMeta。

Answer 4

在您的 EDITED 代码（1 和 2）中，您几乎完成了。唯一错误的是你如何使用isinstance。您想检查一个类实例（在本例中为 self）是否是给定类的实例（class1Abstract）。例如：

class mainClass(class1Abstract):
def do_shared_stuff(self):
    print issubclass(mainClass, class1Abstract) # True
    print isinstance(self, class1Abstract) # True