python利用元类和描述器实现ORM模型的详细步骤
作者：马儿不会跑 发布时间：2023-11-13 14:54:12
标签：python,ORM,模型
ORM模型：
ORM模型对于后端开发来说肯定是不陌生的，包括很多后端框架比如django，现在都自带这个模型了
ORM（Object Relational Mapping）对象关系映射
Python中的类与数据库之间的映射，对数据的操作就不用编写SQL语言了，因为都封装好了，比如你想插入一条数据，你就直接创建一个对象即可，
类名 ------->>>> 数据库中的表名
属性 ------->>>> 数据库中的字段
对象 ------->>>> 数据库中的一行数据
大致就是上面的映射关系
ORM实现步骤：
1、利用描述器实现对数据库字段的类型、长度限制
2、实现模型类，也就是创建一张表并定义字段
3、利用元类实现映射关系
元类：
1.实例对象是通过类来创建，那类又是通过什么创建的呢？python中所有的类都是通过元类来创建类，且这个元类只有一个那就是type；
class Test:
pass
t = Test()
print(type(Test)) #类是通过元类type创建
print(type(t)) #实例对象是通过类创建
#输出-----------------------
<class 'type'>
<class '__main__.Test'>
2.除了通过class关键字创建类，我们也可以通过元类type来创建类，type作为python的内置函数，其实他也是一个类，他有两个作用：
1.传入一个变量，返回这个变量的类型；
2.创建类时，第一个参数传入类名，第二个参数传入一个元祖，指定父类，第三个参数传入字典设置类的属性或方法；
#通过元类来创建类
test1 = type("test2",(object,),{"name":"xiaoming"})
t1 = test1()
print(type(test1))
print(type(t1))
#输出---------------
<class 'type'>
<class '__main__.test2'>
自定义元类：
1.自定义一个元类，这个元类必须继承type，用这个元类创建类时，必须使用metaclass指定他的元类；
class MetaClass(type):
"""自定义一个元类，这个元类必须继承type，用这个元类创建类时，必须使用metaclass指定他的元类"""
def __new__(cls, name, bases, dic, *args, **kwargs):
return super().__new__(cls, name, bases, dic)
class Test(metaclass = MetaClass):
name = "xiaoming"
print(type(Test))
#输出----------------
<class '__main__.MetaClass'> #可以看到此时这个类创建是用我们自定义的元类创建的，而不是type创建的
描述器：
1.描述器的定义，只要一个类中实现了__get__、set、__delete__中的一个或几个，这个类的实例就可以叫描述器，那描述器有神么作用呢，在我们给描述器设置属性时，一定会调用描述器里面的—set—方法，那我们在设置属性之前是不是可以在set方法里面，做一些手脚，比如校验这个属性长度，类型等等，如果不符合要求那就抛错，如果符合那就设置成功；
class Describer:
"""
这是一个描述器，描述器一般不直接实例化对象，而是在另一个类里，给他设置属性
"""
def __set__(self, instance, value):
print("设置属性的时候会被调用")
self.value = value
def __get__(self, instance, owner):
print("获取属性的时候会被调用")
return self.value
def __delete__(self, instance):
print("删除属性的时候会被调用")
self.value = None
class Test:
name = Describer()
t = Test()
t.name = "xiaoming" #给描述器设置一个类属性
print(t.name) #获取一个类属性
#输出---------------
设置属性的时候会被调用
获取属性的时候会被调用
xiaoming
利用描述器实现对数据库字段的类型、长度限制
设置属性一定会调用描述器里面的—set—方法，再设置属性之前校验这个属性长度，类型等等，如果不符合要求那就抛错，如果符合那就设置成功；
class BaseFiled:#为什么要先定义一个父类呢，一会我们改造元类的时候会用到
pass
class CharFiled(BaseFiled):
"""定义一个字符串的类型限制"""
def __init__(self, length=10):
self.length = length
def __set__(self, instance, value):
if isinstance(value, str):
if len(value) <= self.length:
self.value = value
else:
raise ValueError("length can not exceed {}".format(self.length))
else:
raise TypeError("need a str")
def __get__(self, instance, owner):
return self.value
def __delete__(self, instance):
self.value = None
class IntFiled(BaseFiled):
"""定义一个数值的类型限制"""
def __set__(self, instance, value):
if isinstance(value, int):
self.value = value
else:
raise TypeError("need a int")
def __get__(self, instance, owner):
return self.value
def __delete__(self, instance):
self.value = None
实现模型类，也就是创建一张表并定义字段：
模型类，这些字段是通过描述器来进行长度和类型校验的
class User():
"""这是一个模型类,相当于定义了一个表名是User的表，表有三个字段name，age，love"""
name = CharFiled()
age = IntFiled()
love = CharFiled(length=50)
如果是这样的话我们给这个类实例化的时候，需要这样传值：
t1 = User()
t1.name = "xiaoming"
t1.age = 18
t1.love = "single"
如果我们需要一次性传入三个值得话，那就需要一个__init__来接收，但是模型类一般里面不定义init，所以我们可以给他找个父类，然后让他继承父类的init，这样我们就可以一次传入多个值，并且参数个数也不限定，优化如下：
class BaseMode():
def __init__(self, **kwargs):
"""
由于每一个模型类（也就是数据库表）的属性个数不一致，所以我们需要定义一个父类来进行定义初始化的属性
:param kwargs:
"""
for k, v in kwargs.items(): # 遍历传进来的所有属性
setattr(self, k, v) # 拿到这些属性后对self（也就是类本身）进行设置属性
class User(BaseMode):
"""第一个模型类"""
name = CharFiled()
age = IntFiled()
love = CharFiled(length=50)
t1 = User(name= "xiaoming",age=18,love="xxx")#现在我们就可以一次传入多个值，并且参数个数也不限定
class Oder(BaseMode):
"""第二个模型类"""
id = CharFiled()
count = IntFiled()
t2 = Oder(id ="a1",count = 123)
利用元类实现模型类和数据库映射关系：
其实就是创建模型类的时候，提取模型类的类名作为表名，提取模型类的属性作为字段名，存储在模型类的类属性里，然后备用，代码如下：
class MetaClass(type):
"""自定义一个元类，这个元类必须继承type，用这个元类创建类时，必须使用meteclass指定他的元类"""
def __new__(cls, name, bases, dic, *args, **kwargs):
if name == "BaseMode": # （User，Oder，BaserMode都指定了用这个元类）我们的目的是对模型类（User，Oder）进行提取操作，不对BaserMode进行操作，所以先判断类名是否为BaseMode，如果是则直接使用元类创建类，不需要提取
return super().__new__(cls, name, bases, dic)
else:
table_name = name.lower() # 提取表名，即模型类的类名，将表名变成小写
filed_dic = {} # 定义一个空的列表，用来装dic中（dic中的属性就是模型类里面我们写的字段）属于BaseFiled类型的属性，因为dic中会有其他创建类时自动生成的属性（例如__开头的一些），这些属性我们没必要去建立映射关系，所以需要将其剔除掉
for k, v in dic.items():
if isinstance(v,BaseFiled):
filed_dic[k] = v
dic["t_name"] = table_name # 给dic新加一个t_name的属性，将表名添加到dic中，实现类名与表名的映射关系
dic["filed_dict"] = filed_dic # 给dic新加一个filed_dict的属性，将属于BaseFiled类型的属性给添加到dic中，实现属性与字段的映射关系
return super().__new__(cls, name, bases,dic)
**创建模型类的时候，利用给他指定元类，提取了表名和字段名，我们具体要怎么用呢？**我们可以在模型类的父类里面定义一个save方法，然后用这些字段写sql，在我们创建模型类的实例后，就调用这个save方法，即可向数据库插入一条数据了，如下：
class BaseMode(metaclass=MetaClass):
def __init__(self, **kwargs):
"""
由于每一个模型类（也就是数据库表）的属性个数不一致，所以我们需要定义一个父类来进行定义初始化的属性
:param kwargs:
"""
for k, v in kwargs.items(): # 遍历传进来的所有属性
setattr(self, k, v) # 拿到这些属性后对self（也就是类本身）进行设置属性
def save(self):
"""生成SQL语句"""
# 获取表名
table_name = self.t_name
# 获取所有的属性
fileds = self.filed_dict
dic = {} # 定义一个空字典，用来装属性名和属性值
for k, v in fileds.items():
value = getattr(self, k)
dic[k] = value
sql = "insert into {} values{}".format(table_name, tuple(dic.values()))
print(sql)
return sql
class User(BaseMode):
name = CharFiled()
age = IntFiled()
love = CharFiled(length=50)
class Oder(BaseMode):
"""第二个模型类"""
id = CharFiled()
count = IntFiled()
t2 = Oder(id ="a1",count = 123)#实例化模型类，并调用save方法，即可向数据库插入数据
t2.save()
t1 = User(name= "xiaoming",age=18,love="xxx")
t1.save()
#输出-----------------------
insert into oder values('a1', 123)
insert into user values('xiaoming', 18, 'xxx')
至此我们的一个简单的ORM模型就定义好了，我们只需要理解原理即可，因为一个成熟的后端框架都有现成的ORM模型，例如django和flask都自带的有，最后再附上全部代码，如果有帮到你，能点个赞吗，谢谢咯~~~
class MetaClass(type):
"""自定义一个元类，这个元类必须继承type，用这个元类创建类时，必须使用meteclass指定他的元类"""
def __new__(cls, name, bases, dic, *args, **kwargs):
if name == "BaseMode": # （User，Oder，BaserMode都指定了用这个元类）我们的目的是对模型类（User，Oder）进行提取操作，不对BaserMode进行操作，所以先判断类名是否为BaseMode，如果是则直接使用元类创建类，不需要提取
return super().__new__(cls, name, bases, dic)
else:
table_name = name.lower() # 提取表名，即模型类的类名，将表名变成小写
filed_dic = {} # 定义一个空的列表，用来装dic中（dic中的属性就是模型类里面我们写的字段）属于BaseFiled类型的属性，因为dic中会有其他创建类时自动生成的属性（例如__开头的一些），这些属性我们没必要去建立映射关系，所以需要将其剔除掉
for k, v in dic.items():
if isinstance(v,BaseFiled):
filed_dic[k] = v
dic["t_name"] = table_name # 给dic新加一个t_name的属性，将表名添加到dic中，实现类名与表名的映射关系
dic["filed_dict"] = filed_dic # 给dic新加一个filed_dict的属性，将属于BaseFiled类型的属性给添加到dic中，实现属性与字段的映射关系
return super().__new__(cls, name, bases,dic)
class BaseFiled:
pass
class CharFiled(BaseFiled):
"""定义一个字符串的类型限制"""
def __init__(self, length=10):
self.length = length
def __set__(self, instance, value):
if isinstance(value, str):
if len(value) <= self.length:
self.value = value
else:
raise ValueError("length can not exceed {}".format(self.length))
else:
raise TypeError("need a str")
def __get__(self, instance, owner):
return self.value
def __delete__(self, instance):
self.value = None
class IntFiled(BaseFiled):
"""定义一个数值的类型限制"""
def __set__(self, instance, value):
if isinstance(value, int):
self.value = value
else:
raise TypeError("need a int")
def __get__(self, instance, owner):
return self.value
def __delete__(self, instance):
self.value = None
class BaseMode(metaclass=MetaClass):
def __init__(self, **kwargs):
"""
由于每一个模型类（也就是数据库表）的属性个数不一致，所以我们需要定义一个父类来进行定义初始化的属性
:param kwargs:
"""
for k, v in kwargs.items(): # 遍历传进来的所有属性
setattr(self, k, v) # 拿到这些属性后对self（也就是类本身）进行设置属性
def save(self):
"""生成SQL语句"""
# 获取表名
table_name = self.t_name
# 获取所有的属性
fileds = self.filed_dict
dic = {} # 定义一个空字典，用来装属性名和属性值
for k, v in fileds.items():
value = getattr(self, k)
dic[k] = value
sql = "insert into {} values{}".format(table_name, tuple(dic.values()))
print(sql)
return sql
class User(BaseMode):
name = CharFiled()
age = IntFiled()
love = CharFiled(length=50)
class Oder(BaseMode):
"""第二个模型类"""
id = CharFiled()
count = IntFiled()
t2 = Oder(id ="a1",count = 123)
t2.save()
t1 = User(name= "xiaoming",age=18,love="xxx")
t1.save()
来源：https://blog.csdn.net/weixin_48636525/article/details/121474590
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