面试题：Python元类与属性访问控制的深度结合

Question

如何通过元类来实现更灵活、更强大的属性访问控制机制？请设计一个元类，使得基于该元类创建的类，其所有属性在访问时都自动记录访问日志，同时要保证这种机制对类的使用者尽可能透明，并且要考虑如何处理属性的赋值、删除等操作时的日志记录。

Answer 1

import logging

# 配置日志记录
logging.basicConfig(filename='attribute_access.log', level=logging.INFO,
                    format='%(asctime)s - %(message)s')


class LoggingMeta(type):
    def __new__(mcs, name, bases, attrs):
        def make_logging_wrapper(name, method):
            def wrapper(self, *args, **kwargs):
                if method.__name__ == '__getattribute__':
                    logging.info(f'Accessed attribute {name}')
                elif method.__name__ == '__setattr__':
                    logging.info(f'Set attribute {name} to {args[0]}')
                elif method.__name__ == '__delattr__':
                    logging.info(f'Deleted attribute {name}')
                return method(self, *args, **kwargs)
            return wrapper

        for attr_name, attr_value in attrs.items():
            if callable(attr_value) and attr_name in ('__getattribute__', '__setattr__', '__delattr__'):
                attrs[attr_name] = make_logging_wrapper(attr_name, attr_value)

        return super().__new__(mcs, name, bases, attrs)


class MyClass(metaclass=LoggingMeta):
    def __init__(self, value):
        self.value = value


if __name__ == "__main__":
    obj = MyClass(42)
    print(obj.value)
    obj.value = 100
    del obj.value

1. 日志配置：
   • 使用logging.basicConfig配置日志记录，将日志写入attribute_access.log文件，记录访问时间和操作信息。
2. 元类LoggingMeta：
   • __new__方法是元类创建类对象的方法。
   • make_logging_wrapper函数用于创建包装函数，在属性访问、赋值、删除时记录日志。
   • 遍历类的属性，如果属性是__getattribute__、__setattr__、__delattr__这些特殊方法，就用包装函数替换它们，以实现日志记录功能。
3. 基于元类的类MyClass：
   • 定义一个简单的类MyClass，使用LoggingMeta作为元类。
4. 测试代码：
   • 创建MyClass的实例obj，访问、赋值、删除属性，此时会自动记录相应的日志。