Các kiểu dữ liệu trong C ( int - float - double - char ...) 
Thuật toán tìm ước chung lớn nhất trong C/C++ 
Cấu trúc lệnh switch case trong C++ (có bài tập thực hành) 
ComboBox - ListBox trong lập trình C# winforms 
Random trong Python: Tạo số random ngẫu nhiên 
Lệnh cin và cout trong C++ 
Cách khai báo biến trong PHP, các loại biến thường gặp 
Download và cài đặt Vertrigo Server 
Thẻ li trong HTML 
Thẻ article trong HTML5 
Cấu trúc HTML5: Cách tạo template HTML5 đầu tiên 
Cách dùng thẻ img trong HTML và các thuộc tính của img 
Thẻ a trong HTML và các thuộc tính của thẻ a thường dùng Thông báo: Download 4 khóa học Python từ cơ bản đến nâng cao tại đây.
Ví dụ sử dụng metaclass trong Python
Trong lập trình Python, metaclass là một khái niệm mạnh mẽ nhưng ít được sử dụng rộng rãi. Metaclass cho phép bạn kiểm soát quá trình tạo ra các lớp, nghĩa là bạn có thể tự động hóa nhiều công việc như định nghĩa thuộc tính, khởi tạo đối tượng, so sánh đối tượng, và hiển thị đối tượng. Thông qua việc sử dụng metaclass, lập trình viên có thể tạo ra các lớp với nhiều tính năng tự động mà không cần phải viết quá nhiều mã lệnh thủ công. Trong bài viết này, mình sẽ tìm hiểu cách sử dụng metaclass để tạo ra các lớp với nhiều tính năng tự động hóa.
Giới thiệu ví dụ về metaclass trong Python
Hãy xem xét một lớp Person được định nghĩa với hai thuộc tính: name và age:
class Person:
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
@property
def name(self):
return self._name
@name.setter
def name(self, value):
self._name = value
@property
def age(self):
return self._age
@age.setter
def age(self, value):
self._age = value
def __eq__(self, other):
return self.name == other.name and self.age == other.age
def __hash__(self):
return hash(f'{self.name, self.age}')
def __str__(self):
return f'Person(name={self.name}, age={self.age})'
def __repr__(self):
return f'Person(name={self.name}, age={self.age})'
Lớp Person này có hai thuộc tính name và age, và được viết với nhiều phương thức hữu ích như: phương thức khởi tạo (__init__), so sánh (__eq__), hàm băm (__hash__), và phương thức hiển thị (__str__ và __repr__).
Việc định nghĩa những tính năng này đòi hỏi phải viết khá nhiều mã. Nhưng nếu chúng ta muốn tạo nhiều lớp với những tính năng tương tự, thì cách làm này sẽ trở nên kém hiệu quả và khó bảo trì. Một giải pháp tốt hơn là sử dụng metaclass để tự động hóa quá trình này.
Bài viết này được đăng tại [free tuts .net]
Định nghĩa metaclass trong Python
Một metaclass là một lớp được sử dụng để tạo ra các lớp khác. Đầu tiên, chúng ta sẽ định nghĩa metaclass có tên là Data kế thừa từ lớp type:
class Data(type):
pass
Tiếp theo, chúng ta sẽ ghi đè phương thức __new__, phương thức này trả về một đối tượng lớp mới:
class Data(type):
def __new__(mcs, name, bases, class_dict):
class_obj = super().__new__(mcs, name, bases, class_dict)
return class_obj
Trong phương thức __new__, chúng ta sử dụng super() để gọi phương thức __new__ của lớp cha (type) nhằm tạo ra một lớp mới. Phương thức này sẽ được kích hoạt mỗi khi một lớp mới được tạo ra.
Tạo thuộc tính tự động với metaclass trong Python
Để tự động hóa việc tạo thuộc tính cho lớp, chúng ta sẽ định nghĩa một lớp Prop với các phương thức get, set, và delete:
class Prop:
def __init__(self, attr):
self._attr = attr
def get(self, obj):
return getattr(obj, self._attr)
def set(self, obj, value):
return setattr(obj, self._attr, value)
def delete(self, obj):
return delattr(obj, self._attr)
Tiếp theo, trong metaclass Data, chúng ta sẽ thêm phương thức define_property() để tạo thuộc tính tự động cho các lớp:
class Data(type):
def __new__(mcs, name, bases, class_dict):
class_obj = super().__new__(mcs, name, bases, class_dict)
Data.define_property(class_obj)
return class_obj
@staticmethod
def define_property(class_obj):
for prop in class_obj.props:
attr = f'_{prop}'
prop_obj = property(
fget=Prop(attr).get,
fset=Prop(attr).set,
fdel=Prop(attr).delete
)
setattr(class_obj, prop, prop_obj)
return class_obj
Lớp Person bây giờ sẽ được viết lại để sử dụng metaclass Data như sau:
class Person(metaclass=Data):
props = ['name', 'age']
Lớp Person hiện có hai thuộc tính name và age được tự động tạo ra từ danh sách props.
Định nghĩa phương thức __init__ trong Python
Phương thức khởi tạo (__init__) sẽ được tự động tạo ra trong metaclass. Phương thức này cho phép khởi tạo các đối tượng của lớp với các thuộc tính tương ứng:
class Data(type):
def __new__(mcs, name, bases, class_dict):
class_obj = super().__new__(mcs, name, bases, class_dict)
Data.define_property(class_obj)
setattr(class_obj, '__init__', Data.init(class_obj))
return class_obj
@staticmethod
def init(class_obj):
def _init(self, *obj_args, **obj_kwargs):
if obj_kwargs:
for prop in class_obj.props:
if prop in obj_kwargs.keys():
setattr(self, prop, obj_kwargs[prop])
if obj_args:
for kv in zip(class_obj.props, obj_args):
setattr(self, kv[0], kv[1])
return _init
Giờ đây, chúng ta có thể khởi tạo đối tượng Person một cách dễ dàng:
p = Person('John Doe', age=25)
print(p.__dict__) # Output: {'_name': 'John Doe', '_age': 25}
Tự động hóa phương thức __repr__
Phương thức __repr__ giúp hiển thị đối tượng ở dạng dễ đọc. Chúng ta có thể định nghĩa nó trong metaclass:
class Data(type):
def __new__(mcs, name, bases, class_dict):
class_obj = super().__new__(mcs, name, bases, class_dict)
Data.define_property(class_obj)
setattr(class_obj, '__repr__', Data.repr(class_obj))
return class_obj
@staticmethod
def repr(class_obj):
def _repr(self):
prop_values = (getattr(self, prop) for prop in class_obj.props)
prop_key_values = (f'{key}={value}' for key, value in zip(class_obj.props, prop_values))
return f'{class_obj.__name__}({", ".join(prop_key_values)})'
return _repr
Kết quả khi hiển thị đối tượng Person:
p = Person('John Doe', age=25)
print(p) # Output: Person(name=John Doe, age=25)
Tự động hóa phương thức __eq__ và __hash__
Chúng ta cũng có thể tự động hóa việc so sánh và băm đối tượng bằng các phương thức __eq__ và __hash__:
class Data(type):
def __new__(mcs, name, bases, class_dict):
class_obj = super().__new__(mcs, name, bases, class_dict)
Data.define_property(class_obj)
setattr(class_obj, '__eq__', Data.eq(class_obj))
setattr(class_obj, '__hash__', Data.hash(class_obj))
return class_obj
@staticmethod
def eq(class_obj):
def _eq(self, other):
if not isinstance(other, class_obj):
return False
return all(getattr(self, prop) == getattr(other, prop) for prop in class_obj.props)
return _eq
@staticmethod
def hash(class_obj):
def _hash(self):
return hash(tuple(getattr(self, prop) for prop in class_obj.props))
return _hash
Ví dụ:
p1 = Person('John Doe', age=25)
p2 = Person('Jane Doe', age=25)
print(p1 == p2) # False
p2.name = 'John Doe'
print(p1 == p2) # True
Sử dụng Decorator để đơn giản hóa trong Python
Chúng ta có thể sử dụng decorator để đơn giản hóa việc sử dụng metaclass:
def data(cls):
return Data(cls.__name__, cls.__bases__, dict(cls.__dict__))
@data
class Employee:
props = ['name', 'job_title']
Kết quả:
e = Employee(name='John Doe', job_title='Python Developer') print(e) # Employee(name=John Doe, job_title=Python Developer)
Kết bài
Metaclass là một tính năng mạnh mẽ trong Python giúp bạn tự động hóa các công việc phức tạp khi tạo lớp, giảm thiểu số lượng mã lệnh và tăng cường khả năng tùy chỉnh. Qua ví dụ trong bài viết này, chúng ta đã thấy cách sử dụng metaclass để tự động hóa các tính năng như khởi tạo thuộc tính, định nghĩa phương thức, và so sánh đối tượng. Điều này giúp mã nguồn của bạn trở nên gọn gàng và dễ bảo trì hơn.
