千萬不要被所謂“元類是99%的python程序員不會用到的特性”這類的說辭嚇住。因為每個中國人，都是天生的元類使用者。佛性學習，僅僅只需要記住2句話。

2句金句：

• 道生一，一生二，二生三，三生萬物
• 我是誰？我從哪來裡？我要到哪裡去？

在python世界，擁有一個永恆的道，那就是“type”，請記在腦海中，type就是道。如此廣袤無垠的python生態圈，都是由type產生出來的

道生一，一生二，二生三，三生萬物

• 道 即是 type
• 一 即是 metaclass(元類，或者叫類生成器)
• 二 即是 class(類，或者叫實例生成器)
• 三 即是 instance(實例)
• 萬物 即是 實例的各種屬性與方法，我們平常使用python時，調用的就是它們。

道和一，是我們今天討論的命題，而二、三、和萬物，則是我們常常使用的類、實例、屬性和方法，用hello world來舉例：

# 創建一個Hello類，擁有屬性say_hello ----二的起源
class Hello():
 def say_hello(self, name='world'):
 print('Hello, %s.' % name)
 
 
# 從Hello類創建一個實例hello ----二生三
hello = Hello()
 
# 使用hello調用方法say_hello ----三生萬物
hello.say_hello()

輸出效果：

Hello, world.

這就是一個標準的“二生三，三生萬物”過程。 從類到我們可以調用的方法，用了這兩步。

那我們不由自主要問，類從何而來呢？回到代碼的第一行。

class Hello其實是一個函數的“語義化簡稱”，只為了讓代碼更淺顯易懂，它的另一個寫法是：

def fn(self, name='world'): # 假如我們有一個函數叫fn
 print('Hello, %s.' % name)
 
Hello = type('Hello', (object,), dict(say_hello=fn)) # 通過type創建Hello class ---- 神秘的“道”，可以點化一切，這次我們直接從“道”生出了“二”
 

這樣的寫法，就和之前的Class Hello寫法作用完全相同，你可以試試創建實例並調用

# 從Hello類創建一個實例hello ----二生三，完全一樣
hello = Hello()
 
# 使用hello調用方法say_hello ----三生萬物，完全一樣
hello.say_hello()

輸出效果：

Hello, world. ----調用結果完全一樣。

我們回頭看一眼最精彩的地方，道直接生出了二：

Hello = type(‘Hello’, (object,), dict(say_hello=fn))

這就是“道”，python世界的起源，你可以為此而驚歎。

注意它的三個參數！暗合人類的三大永恆命題：我是誰，我從哪裡來，我要到哪裡去。

第一個參數：我是誰。 在這裡，我需要一個區分於其它一切的命名，以上的實例將我命名為“Hello”

第二個參數：我從哪裡來
在這裡，我需要知道從哪裡來，也就是我的“父類”，以上實例中我的父類是“object”——python中一種非常初級的類。 


第三個參數：我要到哪裡去
在這裡，我們將需要調用的方法和屬性包含到一個字典裡，再作為參數傳入。以上實例中，我們有一個say_hello方法包裝進了字典中。

值得注意的是，三大永恆命題，是一切類，一切實例，甚至一切實例屬性與方法都具有的。理所應當，它們的“創造者”，道和一，即type和元類，也具有這三個參數。但平常，類的三大永恆命題並不作為參數傳入，而是以如下方式傳入

class Hello(object){
# class 後聲明“我是誰”
# 小括號內聲明“我來自哪裡”
# 中括號內聲明“我要到哪裡去”
 def say_hello(){
 
 }
}

• 造物主，可以直接創造單個的人，但這是一件苦役。造物主會先創造“人”這一物種，再批量創造具體的個人。並將三大永恆命題，一直傳遞下去。
• “道”可以直接生出“二”，但它會先生出“一”，再批量地製造“二”。
• type可以直接生成類（class），但也可以先生成元類（metaclass），再使用元類批量定製類（class）。

元類——道生一，一生二

一般來說，元類均被命名後綴為Metalass。想象一下，我們需要一個可以自動打招呼的元類，它裡面的類方法呢，有時需要say_Hello，有時需要say_Hi，有時又需要say_Sayolala，有時需要say_Nihao。

如果每個內置的say_xxx都需要在類裡面聲明一次，那將是多麼可怕的苦役！ 不如使用元類來解決問題。

以下是創建一個專門“打招呼”用的元類代碼：

class SayMetaClass(type):
 
 def __new__(cls, name, bases, attrs):
 attrs['say_'+name] = lambda self,value,saying=name: print(saying+','+value+'!')
 return type.__new__(cls, name, bases, attrs)

記住兩點：

1、元類是由“type”衍生而出，所以父類需要傳入type。【道生一，所以一必須包含道】

2、元類的操作都在 __new__中完成，它的第一個參數是將創建的類，之後的參數即是三大永恆命題：我是誰，我從哪裡來，我將到哪裡去。 它返回的對象也是三大永恆命題，接下來，這三個參數將一直陪伴我們。

在__new__中，我只進行了一個操作，就是

attrs['say_'+name] = lambda self,value,saying=name: print(saying+','+value+'!')

它跟據類的名字，創建了一個類方法。比如我們由元類創建的類叫“Hello”，那創建時就自動有了一個叫“say_Hello”的類方法，然後又將類的名字“Hello”作為默認參數saying，傳到了方法裡面。然後把hello方法調用時的傳參作為value傳進去，最終打印出來。

那麼，一個元類是怎麼從創建到調用的呢？

來！一起根據道生一、一生二、二生三、三生萬物的準則，走進元類的生命週期吧！

# 道生一：傳入type
class SayMetaClass(type):
 
 # 傳入三大永恆命題：類名稱、父類、屬性
 def __new__(cls, name, bases, attrs):
 # 創造“天賦”
 attrs['say_'+name] = lambda self,value,saying=name: print(saying+','+value+'!') 

 # 傳承三大永恆命題：類名稱、父類、屬性
 return type.__new__(cls, name, bases, attrs)
 
# 一生二：創建類
class Hello(object, metaclass=SayMetaClass):
 pass
 
# 二生三：創建實列
hello = Hello()
 
# 三生萬物：調用實例方法
hello.say_Hello('world!')

輸出為

Hello, world!

注意：通過元類創建的類，第一個參數是父類，第二個參數是metaclass

普通人出生都不會說話，但有的人出生就會打招呼說“Hello”，“你好”,“sayolala”，這就是天賦的力量。它會給我們面向對象的編程省下無數的麻煩。

現在，保持元類不變，我們還可以繼續創建Sayolala， Nihao類，如下：

# 一生二：創建類

class Sayolala(object, metaclass=SayMetaClass):
 pass
  

# 二生三：創建實列
s = Sayolala()
 
# 三生萬物：調用實例方法
s.say_Sayolala('japan!')

輸出

Sayolala, japan!

也可以說中文

# 一生二：創建類
class Nihao(object, metaclass=SayMetaClass):
 pass
 
# 二生三：創建實列
n = Nihao()
 
# 三生萬物：調用實例方法
n.say_Nihao('中華!')

輸出

Nihao, 中華!

再來一個小例子：

# 道生一
class ListMetaclass(type):
 def __new__(cls, name, bases, attrs):
 # 天賦：通過add方法將值綁定
 attrs['add'] = lambda self, value: self.append(value)
 return type.__new__(cls, name, bases, attrs)
 
# 一生二
class MyList(list, metaclass=ListMetaclass):
 pass 

 
# 二生三
L = MyList()
 
# 三生萬物
L.add(1)

現在我們打印一下L

print(L)

而普通的list沒有add()方法

L2 = list()
L2.add(1)

>>>AttributeError: 'list' object has no attribute 'add'

太棒了！學到這裡，你是不是已經體驗到了造物主的樂趣？

python世界的一切，盡在掌握。

年輕的造物主，請隨我一起開創新世界。

我們選擇兩個領域，一個是Django的核心思想，“Object Relational Mapping”，即對象-關係映射，簡稱ORM。

這是Django的一大難點，但學完了元類，一切變得清晰。你對Django的理解將更上一層樓！

另一個領域是爬蟲領域（黑客領域），一個自動搜索網絡上的可用代理，然後換著IP去突破別的人反爬蟲限制。

這兩項技能非常有用，也非常好玩！

挑戰一：通過元類創建ORM

準備工作，創建一個Field類

class Field(object):
 
 def __init__(self, name, column_type):
 self.name = name
 self.column_type = column_type
 
 def __str__(self):
 return '' % (self.__class__.__name__, self.name)

它的作用是在Field類實例化時將得到兩個參數，name和column_type，它們將被綁定為Field的私有屬性，如果要將Field轉化為字符串時，將返回“Field:XXX” ， XXX是傳入的name名稱。

準備工作：創建StringField和IntergerField

class StringField(Field):
 
 def __init__(self, name):
 super(StringField, self).__init__(name, 'varchar(100)')
 
class IntegerField(Field):
 
 def __init__(self, name):
 super(IntegerField, self).__init__(name, 'bigint')

它的作用是在StringField,IntegerField實例初始化時，時自動調用父類的初始化方式。

道生一

class ModelMetaclass(type):
 
 def __new__(cls, name, bases, attrs):
 if name=='Model':
 return type.__new__(cls, name, bases, attrs)
 print('Found model: %s' % name)
 mappings = dict()
 for k, v in attrs.items():
 if isinstance(v, Field):
 print('Found mapping: %s ==> %s' % (k, v))
 mappings[k] = v
 for k in mappings.keys():
 attrs.pop(k)
 attrs['__mappings__'] = mappings # 保存屬性和列的映射關係
 attrs['__table__'] = name # 假設表名和類名一致
 return type.__new__(cls, name, bases, attrs)

它做了以下幾件事：

1. 創建一個新的字典mapping
2. 將每一個類的屬性，通過.items()遍歷其鍵值對。如果值是Field類，則打印鍵值，並將這一對鍵值綁定到mapping字典上。
3. 將剛剛傳入值為Field類的屬性刪除。
4. 創建一個專門的__mappings__屬性，保存字典mapping。
5. 創建一個專門的__table__屬性，保存傳入的類的名稱。

一生二

class Model(dict, metaclass=ModelMetaclass):
 
 def __init__(self, **kwarg):
 super(Model, self).__init__(**kwarg)
 
 def __getattr__(self, key):
 try:
 return self[key]
 except KeyError:
 raise AttributeError("'Model' object has no attribute '%s'" % key)
 
 def __setattr__(self, key, value):
 self[key] = value
 
 # 模擬建表操作
 def save(self):
 fields = []
 args = []
 for k, v in self.__mappings__.items():
 fields.append(v.name)
 args.append(getattr(self, k, None))
 sql = 'insert into %s (%s) values (%s)' % (self.__table__, ','.join(fields), ','.join([str(i) for i in args]))
 print('SQL: %s' % sql)
 print('ARGS: %s' % str(args))

如果從Model創建一個子類User：

class User(Model):
 # 定義類的屬性到列的映射：
 id = IntegerField('id')
 name = StringField('username')
 email = StringField('email')
 password = StringField('password')
這時
id= IntegerField(‘id’)就會自動解析為：
Model.__setattr__(self, ‘id’, IntegerField(‘id’))
因為IntergerField(‘id’)是Field的子類的實例，自動觸發元類的__new__，所以將IntergerField(‘id’)存入__mappings__並刪除這個鍵值對。 

二生三、三生萬物

當你初始化一個實例的時候並調用save()方法時候

u = User(id=12345, name='Batman', email='[email protected]', password='iamback')
u.save()

這時先完成了二生三的過程：

• 先調用Model.__setattr__，將鍵值載入私有對象
• 然後調用元類的“天賦”，ModelMetaclass.__new__，將Model中的私有對象，只要是Field的實例，都自動存入u.__mappings__。

接下來完成了三生萬物的過程：

通過u.save()模擬數據庫存入操作。這裡我們僅僅做了一下遍歷__mappings__操作，虛擬了sql並打印，在現實情況下是通過輸入sql語句與數據庫來運行。

輸出結果為：

Found model: User
Found mapping: name ==> <username> 

Found mapping: password ==> <password>
Found mapping: id ==> 
Found mapping: email ==> <email>
SQL: insert into User (username,password,id,email) values (Batman,iamback,12345,[email protected])
ARGS: ['Batman', 'iamback', 12345, '[email protected]']
/<email>/<password>/<username>

• 年輕的造物主，你已經和我一起體驗了由“道”演化“萬物”的偉大曆程，這也是Django中的Model版塊核心原理。
• 接下來，請和我一起進行更好玩的爬蟲實戰（嗯，你現在已經是初級黑客了）：網絡代理的爬取吧！

挑戰二：網絡代理的爬取

準備工作，先爬個頁面玩玩

請確保已安裝requests和pyquery這兩個包。

# 文件：get_page.py
import requests
 
base_headers = {
 'User-Agent': 'Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/54.0.2840.71 Safari/537.36',
 'Accept-Encoding': 'gzip, deflate, sdch',
 'Accept-Language': 'zh-CN,zh;q=0.8'
}
 
 
def get_page(url):
 headers = dict(base_headers)
 print('Getting', url) 

 try:
 r = requests.get(url, headers=headers)
 print('Getting result', url, r.status_code)
 if r.status_code == 200:
 return r.text
 except ConnectionError:
 print('Crawling Failed', url)
 return None

這裡，我們利用request包，把百度的源碼爬了出來。

把這一段粘在get_page.py後面，試完刪除

if(__name__ == '__main__'):
 rs = get_page('https://www.baidu.com')
 print('result:\\r\\n', rs)

試一試抓代理

把這一段粘在get_page.py後面，試完刪除

if(__name__ == '__main__'):
 from pyquery import PyQuery as pq
 start_url = 'http://www.proxy360.cn/Region/China'
 print('Crawling', start_url)
 html = get_page(start_url)
 if html:
 doc = pq(html)
 lines = doc('div[name="list_proxy_ip"]').items()
 for line in lines:
 ip = line.find('.tbBottomLine:nth-child(1)').text()
 port = line.find('.tbBottomLine:nth-child(2)').text()
 print(ip+':'+port)

接下來進入正題：使用元類批量抓取代理

批量處理抓取代理

from getpage import get_page
from pyquery import PyQuery as pq
 
 
# 道生一：創建抽取代理的metaclass
class ProxyMetaclass(type):
 """
 元類，在FreeProxyGetter類中加入
 __CrawlFunc__和__CrawlFuncCount__
 兩個參數，分別表示爬蟲函數，和爬蟲函數的數量。
 """
 def __new__(cls, name, bases, attrs):
 count = 0
 attrs['__CrawlFunc__'] = []
 attrs['__CrawlName__'] = []
 for k, v in attrs.items():
 if 'crawl_' in k:
 attrs['__CrawlName__'].append(k)
 attrs['__CrawlFunc__'].append(v)
 count += 1
 for k in attrs['__CrawlName__']:
 attrs.pop(k)
 attrs['__CrawlFuncCount__'] = count
 return type.__new__(cls, name, bases, attrs)
 
 
# 一生二：創建代理獲取類
 
class ProxyGetter(object, metaclass=ProxyMetaclass):
 def get_raw_proxies(self, site):
 proxies = []
 print('Site', site)
 for func in self.__CrawlFunc__:
 if func.__name__==site:
 this_page_proxies = func(self)
 for proxy in this_page_proxies:
 print('Getting', proxy, 'from', site)
 proxies.append(proxy)
 return proxies
 
 
 def crawl_daili66(self, page_count=4):
 start_url = 'http://www.66ip.cn/{}.html' 

 urls = [start_url.format(page) for page in range(1, page_count + 1)]
 for url in urls:
 print('Crawling', url)
 html = get_page(url)
 if html:
 doc = pq(html)
 trs = doc('.containerbox table tr:gt(0)').items()
 for tr in trs:
 ip = tr.find('td:nth-child(1)').text()
 port = tr.find('td:nth-child(2)').text()
 yield ':'.join([ip, port])
 
 def crawl_proxy360(self):
 start_url = 'http://www.proxy360.cn/Region/China'
 print('Crawling', start_url)
 html = get_page(start_url)
 if html:
 doc = pq(html)
 lines = doc('div[name="list_proxy_ip"]').items()
 for line in lines:
 ip = line.find('.tbBottomLine:nth-child(1)').text()
 port = line.find('.tbBottomLine:nth-child(2)').text()
 yield ':'.join([ip, port])
 
 def crawl_goubanjia(self):
 start_url = 'http://www.goubanjia.com/free/gngn/index.shtml'
 html = get_page(start_url)
 if html:
 doc = pq(html)
 tds = doc('td.ip').items()
 for td in tds:
 td.find('p').remove()
 yield td.text().replace(' ', '')
 
 
if __name__ == '__main__':
 # 二生三：實例化ProxyGetter
 crawler = ProxyGetter()
 print(crawler.__CrawlName__)
 # 三生萬物
 for site_label in range(crawler.__CrawlFuncCount__):
 site = crawler.__CrawlName__[site_label]
 myProxies = crawler.get_raw_proxies(site)

道生一：元類的__new__中，做了四件事：

1. 將“crawl_”開頭的類方法的名稱推入ProxyGetter.__CrawlName__
2. 將“crawl_”開頭的類方法的本身推入ProxyGetter.__CrawlFunc__
3. 計算符合“crawl_”開頭的類方法個數
4. 刪除所有符合“crawl_”開頭的類方法

怎麼樣？是不是和之前創建ORM的__mappings__過程極為相似？

一生二：類裡面定義了使用pyquery抓取頁面元素的方法

分別從三個免費代理網站抓取了頁面上顯示的全部代理。

如果對yield用法不熟悉，可以查看：

廖雪峰的python教程：生成器

二生三：創建實例對象crawler

略

三生萬物：遍歷每一個__CrawlFunc__

1. 在ProxyGetter.__CrawlName__上面，獲取可以抓取的的網址名。
2. 觸發類方法ProxyGetter.get_raw_proxies(site)
3. 遍歷ProxyGetter.__CrawlFunc__,如果方法名和網址名稱相同的，則執行這一個方法
4. 把每個網址獲取到的代理整合成數組輸出。

那麼。。。怎麼利用批量代理，衝擊別人的網站，套取別人的密碼，狂發廣告水貼，定時騷擾客戶？ 呃！想啥呢！這些自己悟！如果悟不到，請聽下回分解！

年輕的造物主，創造世界的工具已經在你手上，請你將它的威力發揮到極致！

請記住揮動工具的口訣：

• 道生一，一生二，二生三，三生萬物
• 我是誰，我來自哪裡，我要到哪裡去