Объектная модель Python: от базового object до метаклассов

Углублённые примеры работы с объектами

Как переопределить создание объекта через __new__ для реализации паттерна синглтон?

Метод __new__ вызывается перед __init__ и отвечает за создание экземпляра. Переопределив его, можно контролировать, создаётся ли новый объект или возвращается существующий.

class Singleton:
    _instance = None
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if cls._instance is None:
            cls._instance = super().__new__(cls)
        return cls._instance
    def __init__(self, value):
        self.value = value

s1 = Singleton(10)
s2 = Singleton(20)
print(s1 is s2)
print(s1.value)  # 20, так как s1 и s2 один объект

True
20

Как ограничить атрибуты экземпляра с помощью __slots__ и уменьшить расход памяти?

Определение __slots__ в классе запрещает создание произвольных атрибутов и заменяет словарь __dict__ на фиксированный набор дескрипторов, что экономит память.

class Point:
    __slots__ = ('x', 'y')
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y

p = Point(1, 2)
print(p.x, p.y)
# p.z = 3  # AttributeError: 'Point' object has no attribute 'z'

1 2

Как реализовать дескриптор для управления доступом к атрибутам?

Дескрипторы - это объекты, определяющие __get__, __set__ или __delete__. Они позволяют перехватывать доступ к атрибутам класса.

class PositiveNumber:
    def __set_name__(self, owner, name):
        self.name = name
    def __get__(self, instance, owner):
        return instance.__dict__[self.name]
    def __set__(self, instance, value):
        if value <= 0:
            raise ValueError('Значение должно быть положительным')
        instance.__dict__[self.name] = value

class Order:
    quantity = PositiveNumber()
    def __init__(self, qty):
        self.quantity = qty

o = Order(5)
print(o.quantity)
# o.quantity = -1  # ValueError

5

Как использовать метакласс для настройки создания классов?

Метакласс - это класс, экземплярами которого являются другие классы. Переопределив __new__ или __init__ в метаклассе, можно изменять поведение всех создаваемых классов.

class UpperCaseAttrMeta(type):
    def __new__(cls, name, bases, attrs):
        new_attrs = {}
        for attr_name, attr_value in attrs.items():
            if not attr_name.startswith('__'):
                new_attrs[attr_name.upper()] = attr_value
            else:
                new_attrs[attr_name] = attr_value
        return super().__new__(cls, name, bases, new_attrs)

class MyConfig(metaclass=UpperCaseAttrMeta):
    debug = True
    timeout = 30

print(hasattr(MyConfig, 'DEBUG'))
print(MyConfig.DEBUG)

True
True

Как реализовать контекстный менеджер в классе?

Объект может использоваться с оператором with, если определяет методы __enter__ и __exit__.

class ManagedFile:
    def __init__(self, filename):
        self.filename = filename
    def __enter__(self):
        self.file = open(self.filename, 'w')
        return self.file
    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        if self.file:
            self.file.close()

with ManagedFile('test.txt') as f:
    f.write('Привет, мир!')

print(open('test.txt').read())

Привет, мир!

Как создать итератор на основе класса?

Класс может поддерживать протокол итерации, определив __iter__ и __next__.

class CountDown:
    def __init__(self, start):
        self.start = start
    def __iter__(self):
        return self
    def __next__(self):
        if self.start <= 0:
            raise StopIteration
        self.start -= 1
        return self.start + 1

for num in CountDown(3):
    print(num)

3
2
1