详解Python元类(metaclass)

什么是元类？

理解元类（metaclass）之前，我们先了解下Python中的OOP和类（Class）。

面向对象全称 Object Oriented Programming 简称OOP，这种编程思想被大家所熟知。它是把对象作为一个程序的基本单元，把数据和功能封装在里面，能够实现很好的复用性，灵活性和扩展性。OOP中有2个基本概念：类和对象：

类是描述如何创建一个对象的代码段，用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合，它定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法

对象是类的实例（Instance）。

我们举个例子：

In:classObjectCreator(object):
...:pass
...:
In:my_object=ObjectCreator()
In:my_object
Out:<__main__.ObjectCreatorat0x1082bbef0>

而Python中的类并不是仅限于此：

In:print(ObjectCreator)
<class'__main__.ObjectCreator'>

ObjectCreator竟然可以被print，所以它的类也是对象！既然类是对象，你就能动态地创建它们，就像创建任何对象那样。我在日常工作里面就会有这种动态创建类的需求，比如在mock数据的时候，现在有个函数func接收一个参数：

In:deffunc(instance):
...:print(instance.a,instance.b)
...:print(instance.method_a(10))
...:

正常使用起来传入的instance是符合需求的（有a、b属性和method_a方法），但是当我想单独调试func的时候，需要「造」一个，假如不用元类，应该是这样写:

In:defgenerate_cls(a,b):
...:classFake(object):
...:defmethod_a(self,n):
...:returnn
...:Fake.a=a
...:Fake.b=b
...:returnFake
...:
In:ins=generate_cls(1,2)()
In:ins.a,ins.b,ins.method_a(10)
Out:(1,2,10)

你会发现这不算算是「动态创建」的：

类名（Fake）不方便改变

要创建的类需要的属性和方法越多，就要对应的加码，不灵活。

我平时怎么做呢：

In:defmethod_a(self,n):
...:returnn
...:
In:ins=type('Fake',(),{'a':1,'b':2,'method_a':method_a})()
In:ins.a,ins.b,ins.method_a(10)
Out:(1,2,10)

到了这里，引出了type函数。本来它用来能让你了解一个对象的类型：

In:type(1)
Out:int
In:type('1')
Out:str
In:type(ObjectCreator)
Out:type
In:type(ObjectCreator())
Out:__main__.ObjectCreator

另外，type如上所说还可以动态地创建类：type可以把对于类的描述作为参数，并返回一个类。

用来创建类的东东就是「元类」

MyClass=type('MyClass',(),{})

这种用法就是由于type实际上是一个元类，作为元类的type在Python中被用于在后台创建所有的类。在Python语言上有个说法「Everything is an object」。包整数、字符串、函数和类... 所有这些都是对象。所有这些都是由一个类创建的：

In:age=35
In:age.__class__
Out:int
In:name='bob'
In:name.__class__
Out:str
...

现在，任何__class__中的特定__class__是什么？

In:age.__class__.__class__
Out:type
In:name.__class__.__class__
Out:type
...

如果你愿意，你可以把type称为「类工厂」。type是Python中内建元类，当然，你也可以创建你自己的元类。

创建自己的元类

Python2创建类的时候，可以添加一个__metaclass__属性：

classFoo(object):
__metaclass__=something...
[...]

如果你这样做，Python会使用元类来创建Foo这个类。Python会在类定义中寻找__metaclass__。如果找到它，Python会用它来创建对象类Foo。如果没有找到它，Python将使用type来创建这个类。

在Python3中语法改变了一下：

classSimple1(object,metaclass=something...):
[...]