从元类访问构造函数的参数

Question

TL;DR -
我有一个使用元类的类。
我想在初始化过程之前从元类访问对象构造函数的参数，但我找不到访问这些参数的方法。
如何从元类访问构造函数的参数函数__new__?

---

为了练习在python中元类的使用，我想创建一个类，用作《银河系漫游指南》一书中的超级计算机“深度思考”。

我的课程的目的是存储超级计算机从用户那里获得的各种查询。
归根结底，它只会获取一些参数并存储它们。
如果给定的参数之一是数字 42 或字符串“生命、宇宙和一切的答案”，我不想创建一个新对象，而是返回一个指向现有对象的指针。
这背后的想法是这些对象将完全相同，因此当使用 is 运算符比较这两个时，结果将是正确的。

为了能够使用is 运算符并得到True 作为答案，我需要确保这些变量指向同一个对象。所以，为了返回一个指向现有对象的指针，我需要在对象的初始化过程中间进行干预。我无法检查构造函数本身的给定参数并相应地修改对象的内部变量，因为为时已晚：如果我仅将给定参数作为__init__ 函数的一部分进行检查，那么这两个对象将被分配在不同的部分内存（它们可能相等，但在使用 is 运算符时不会返回 True）。

我想过做这样的事情：

class SuperComputer(type):

    answer = 42

    def __new__(meta, name, bases, attributes):
        # Check if args contains the number "42" 
        # or has the string "The answer to life, the universe, and everything"
        # If so, just return a pointer to an existing object:
        return SuperComputer.answer

        # Else, just create the object as it is:
        return super(SuperComputer, meta).__new__(meta, name, bases, attributes)


class Query(object):
    __metaclass__ = SuperComputer

    def __init__(self, *args, **kwargs):
        self.args = args
        for key, value in kwargs.items():
            setattr(self, key, value)


def main():
    number = Query(42)
    string = Query("The answer to life, the universe, and everything")
    other = Query("Sunny", "Sunday", 123)
    num2 = Query(45)

    print number is string  # Should print True
    print other is string  # Should print False
    print number is num2  # Should print False


if __name__ == '__main__':
    main()

但我一直坚持从构造函数获取参数。
我看到__new__ 方法只有四个参数：
元类实例本身、类的名称、它的基类及其属性。
如何将参数从构造函数发送到元类？
我可以做些什么来实现我的目标？

Answer 1

你不需要一个元类。

事实上，__init__ 不是 Python 中对象的“构造函数”，而是通常称为“初始化器”。 __new__ 在其他语言中更接近于“构造函数”的角色，并且它不仅适用于元类——所有类都有一个__new__ 方法。如果没有显式实现，则直接调用object.__new__。

实际上，object.__new__ 在 Python 中创建了一个新对象。从纯 Python 代码中，没有其他可能的方法来创建对象：它总是会经过那里。这意味着如果您在自己的类上实现 __new__ 方法，您可以选择不创建新实例，而是返回同一类（或任何其他对象）的另一个预先存在的实例。

您只需要记住：如果__new__ 返回同一类的实例，则默认行为是在同一实例上调用__init__。否则，__init__ 不会被调用。

还值得注意的是，近年来，一些使用元类在 Python 中创建“单例”的方法变得流行——这实际上是一种过度杀伤的方法，覆盖 __new__ 也更适合创建单例。

在您的情况下，您只需要有一个包含您要跟踪的参数作为键的字典，并检查您是创建一个新实例还是在__new__ 运行时“回收”一个实例。字典可以是类属性，也可以是模块级别的全局变量 - 这是您的选择：

class Recycler:
   _instances = {}
   def __new__(cls, parameter1, ...):
       if parameter1 in cls._instances:
           return cls._instances[parameter1] 
       self = super().__new__(cls) # don't pass remaining parameters to object.__new__
       _instances[parameter1] = self
       return self

如果您在__init__ 中还有任何代码，请将其移至__new__。

您可以拥有一个具有这种行为的基类并拥有一个类层次结构，而无需为每个类重新实现__new__。

对于元类，在实际创建使用该元类创建的类的新实例时，不会调用它的任何方法。它只会用于通过在使用该元类创建的类上装饰或创建新的__new__ 方法来自动插入此行为。由于这种行为更易于跟踪、维护和整体上仅使用普通继承即可与其他类结合，因此根本不需要元类。