如何将字符串转换为Python类对象？

有时我们想要动态地将一个字符串转换为对应的Python类对象，例如配置文件中配置的类名，或者从网络传输过来的Python类的字符串表示。那么该如何实现呢？

在Python中，可以使用内置函数 eval() 或 exec() 来将字符串转换为Python语句并执行。但是，这种方法存在安全风险和性能问题，不推荐使用。另一种更好的方法是使用标准库中的 importlib 模块和 getattr() 函数来实现。

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使用importlib模块和getattr函数

import importlib

def str_to_class(module_name, class_name):
    """
    将字符串形式的模块名和类名转换为Python类对象
    """
    module = importlib.import_module(module_name)  # 加载模块
    class_obj = getattr(module, class_name)  # 获取类对象
    return class_obj

以上是将字符串形式的模块名和类名转换为Python类对象的函数。其中，importlib.import_module() 函数用于加载一个由字符串组成的模块名，返回该模块的模块对象；getattr() 函数则用于从模块对象中获取指定名称的属性对象。

下面是一个用字符串表示的Python类及其调用示例：

class MyClass:
    def __init__(self, x):
        self.x = x

    def say_hello(self):
        print("Hello, my name is MyClass. x = ", self.x)

module_name = "str_to_class_test"  # 模块名
class_name = "MyClass"  # 类名

my_class = str_to_class(module_name, class_name)  # 将字符串形式的模块名和类名转换为Python类对象
my_obj = my_class(1)  # 创建类对象
my_obj.say_hello()  # 调用类方法

上述示例中，str_to_class_test 是一个Python模块文件，它的内容是一个名为 MyClass 的Python类定义。str_to_class() 函数将 module_name 和 class_name 作为参数传递进来，最终返回类对象 MyClass，通过创建类对象并调用其中的方法，我们可以正常地使用该类。

带有命名空间的类名

上述示例中的类名 MyClass 不带有命名空间，如果类名包含命名空间的话，需要对输入参数进行处理。可以将类名按照 . 分割成模块名和类名两部分，再调用 str_to_class() 函数即可。如下示例所示：

module_and_class = "str_to_class_test.MyClass"  # 带有命名空间的类名

parts = module_and_class.split(".")  # 分割模块名和类名
module_name = ".".join(parts[:-1])
class_name = parts[-1]

my_class = str_to_class(module_name, class_name)  # 将字符串形式的模块名和类名转换为Python类对象
my_obj = my_class(2)  # 创建类对象
my_obj.say_hello()  # 调用类方法

安全考虑

使用 eval() 或 exec() 函数将字符串转换为Python语句并执行，是一种不安全的做法。因为输入字符串可以是任意代码，存在注入攻击的风险。而使用 importlib 模块和 getattr() 函数的方法，只允许字符串表示为模块名和类名，比较安全。

性能考虑

使用 importlib 模块和 getattr() 函数的方法，每次调用都会加载模块，有一定的性能开销。因此，如果需要动态地创建多个类对象，建议将已经加载的模块对象缓存起来，避免重复加载模块。例如，在使用上述示例的基础上，我们可以使用一个全局变量来存储已经加载的模块对象。代码如下：

import importlib

loaded_modules = {}  # 全局变量，存储已经加载的模块对象

def str_to_class(module_name, class_name):
    """
    将字符串形式的模块名和类名转换为Python类对象
    """
    if module_name not in loaded_modules:
        # 如果模块未加载过，则加载模块
        loaded_modules[module_name] = importlib.import_module(module_name)
    module = loaded_modules[module_name]
    class_obj = getattr(module, class_name)  # 获取类对象
    return class_obj

这样，每次调用 str_to_class() 函数时，先从全局变量中查找是否已经加载了对应的模块对象。如果已经加载，则直接使用已经加载的模块对象；如果没加载，则调用 importlib.import_module() 函数加载模块，然后将模块对象保存到全局变量中。