详解Python元类
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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ObjectOrientedProgramming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)
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。
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「Everythingisanobject」。包括整数、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__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...):
[...]
本质上是一样的。拿一个4年前写分享的元类例子(就是为了推荐你来阅读??我的PPT：《Python高级编程》(https://github.com/dongweiming/Expert-Python))吧：
classHelloMeta(type):
def__new__(cls,name,bases,attrs):
def__init__(cls,func):
cls.func=func
defhello(cls):
print'helloworld'
t=type.__new__(cls,name,bases,attrs)
t.__init__=__init__
t.hello=hello
returnt
classNew_Hello(object):
__metaclass__=HelloMeta
New_Hello初始化需要添加一个参数，并包含一个叫做hello的方法：
In:h=New_Hello(lambdax:x)
In:h.func(10),h.hello()
helloworld
Out:(10,None)
PS:这个例子只能运行于Python2。
在Python里__new__方法创建实例，__init__负责初始化一个实例。对于type也是一样的效果，只不过针对的是「类」，在上面的HelloMeta中只使用了__new__创建类，我们再感受一个使用__init__的元类：
In:classHelloMeta2(type):
...:def__init__(cls,name,bases,attrs):
...:super(HelloMeta2,cls).__init__(name,bases,attrs)
...:attrs_={}
...:fork,vinattrs.items():
...:ifnotk.startswith('__'):
...:attrs_[k]=v
...:setattr(cls,'_new_dict',attrs_)
...:
...:
别往下看。思考下这样创建出来的类有什么特殊的地方?
我揭晓一下(这次使用Python3语法)：
In:classNew_Hello2(metaclass=HelloMeta2):
...:a=1
...:b=True
In:New_Hello2._new_dict
Out:{'a':1,'b':True}
In:h2=New_Hello2()
In:h2._new_dict
Out:{'a':1,'b':True}
有点明白么?其实就是在创建类的时候把类的属性循环了一遍把不是__开头的属性最后存在了_new_dict上。
什么时候需要用元类?
日常的业务逻辑开发是不太需要使用到元类的，因为元类是用来拦截和修改类的创建的，用到的场景很少。我能想到最典型的场景就是ORM。ORM就是「对象关系映射」的意思，简单的理解就是把关系数据库的一张表映射成一个类，一行记录映射为一个对象。ORM框架中的Model只能动态定义，因为这个模式下这些关系只能是由使用者来定义，元类再配合描述符就可以实现ORM了。
以上内容为大家介绍了详解Python元类，希望对大家有所帮助，如果想要了解更多Python相关知识，请关注IT培训机构:千锋教育。
