摘要：什么是元類剛才說了，元類就是創(chuàng)建類的類。類上面的屬性，相信愿意了解元類細(xì)節(jié)的盆友，都肯定見過這個(gè)東西，而且為之好奇。使用了這個(gè)魔法方法就意味著就會(huì)用指定的元類來創(chuàng)建類了。深刻理解中的元類

今天看到一篇好文，然后結(jié)合自己的情況總結(jié)一波。
這里討論的python類，都基于python2.7x以及繼承于object的新式類進(jìn)行討論。

首先在python中，所有東西都是對(duì)象。這句話非常重要要理解元類我要重新來理解一下python中的類。

class Trick(object):
    pass

當(dāng)python在執(zhí)行帶class語句的時(shí)候，會(huì)初始化一個(gè)類對(duì)象放在內(nèi)存里面。例如這里會(huì)初始化一個(gè)Trick對(duì)象。
這個(gè)對(duì)象(類)自身擁有創(chuàng)建對(duì)象(通常我們說的實(shí)例，但是在python中還是對(duì)象)的能力。

為了方便后續(xù)理解，我們可以先嘗試一下在新式類中最古老厲害的關(guān)鍵字type。

input:
class Trick(object):
pass

print type("123")
print type(123)
print type(Trick())

output:

可以看到能得到我們平時(shí)使用的 str, int, 以及我們初始化的一個(gè)實(shí)例對(duì)象Trick()

但是下面的方法你可能沒有見過，type同樣可以用來動(dòng)態(tài)創(chuàng)建一個(gè)類

type(類名, 父類的元組（針對(duì)繼承的情況，可以為空），包含屬性的字典（名稱和值）)

這個(gè)怎么用呢，我要用這個(gè)方法創(chuàng)建一個(gè)類 讓我們看下下面的代碼

input:
print type("trick", (), {})

output:

同樣我們可以實(shí)例化這個(gè)類對(duì)象

input:
print type("trick", (), {})()

output:
<__main__.trick object at 0x109283450>

可以看到，這里就是一個(gè)trick的實(shí)例對(duì)象了。

同樣的這個(gè)方法還可以初始化創(chuàng)建類的父類，同時(shí)也可以初始化類屬性:

input:
class FlyToSky(object):
    pass

pw = type("Trick", (FlyToSky, ), {"laugh_at": "hahahaha"})
print pw().laugh_at
print pw.__dict__
print pw.__bases__
print pw().__class__
print pw().__class__.__class__


output:
hahahaha
{"__module__": "__main__", "laugh_at": "hahahaha", "__doc__": None}
(,)

下面我將依次理一下上面的內(nèi)容，在此之前我必須先介紹兩個(gè)魔法方法：

__class__這個(gè)方法用于查看對(duì)象屬于是哪個(gè)生成的，這樣理解在python中的所有東西都是對(duì)象，類對(duì)象也是對(duì)象。如果按照以前的思維來想的話就是類是元類的實(shí)例，而實(shí)例對(duì)象是類的實(shí)例。

__bases__這個(gè)方法用于得到一個(gè)對(duì)象的父類是誰，特別注意一下__base__返回單個(gè)父類，__bases__以tuple形式返回所有父類。

好了知道了這兩個(gè)方法我來依次說一下每行什么意思。

使用type創(chuàng)建一個(gè)類賦值給pw type的接受的三個(gè)參數(shù)的意思分辨是(類的名稱， 類是否有父類(), 類的屬性字典{})

這里初始化一個(gè)類的實(shí)例，然后嘗試去獲得父類的laugh_at屬性值，然后得到結(jié)果hahahaha

取一個(gè)pw的也就是我們常見類的類字典數(shù)據(jù)

拿到pw的父類，結(jié)果是我們指定的 FlyToSky

pw的實(shí)例pw()屬于哪個(gè)類初始化的，可以看到是class Trick

我們?cè)倏碿lass trick是誰初始化的？ 就是元類type了

這一切介紹完之后我們總算可以進(jìn)入正題

到底什么是元類？通俗的就是說，元類就是創(chuàng)建類的類。。。這樣聽起來是不是超級(jí)抽象？
來看看這個(gè)

Trick = MetaClass()
MyObject = Trick()

上面我們已經(jīng)介紹了，搞一個(gè)Trick可以直接這樣

Trick = type("Trick", (), {})

可以這樣其實(shí)就是因?yàn)椋琓ype實(shí)際上是一個(gè)元類，用他可以去創(chuàng)建類。什么是元類剛才說了，元類就是創(chuàng)建類的類。也可以說他就是一個(gè)類的創(chuàng)建工廠。

類上面的__metaclass__屬性，相信愿意了解元類細(xì)節(jié)的盆友，都肯定見過這個(gè)東西，而且為之好奇。不然我不知道是什么支撐你看到這里的?。使用了__metaclass__這個(gè)魔法方法就意味著就會(huì)用__metaclass__指定的元類來創(chuàng)建類了。

class Trick(FlyToSky):
    pass

當(dāng)我們?cè)趧?chuàng)建上面的類的時(shí)候，python做了如下的操作：
Trick中有__metaclass__這個(gè)屬性嗎？如果有，那么Python會(huì)在內(nèi)存中通過__metaclass__創(chuàng)建一個(gè)名字為Trick的類對(duì)象，也就是Trick這個(gè)東西。如果Python沒有找到__metaclass__，它會(huì)繼續(xù)在自己的父類FlyToSky中尋找__metaclass__屬性，并且嘗試以__metaclass__指定的方法創(chuàng)建一個(gè)Trick類對(duì)象。如果Python在任何一個(gè)父類中都找不到__metaclass__，它也不會(huì)就此放棄，而是去模塊中搜尋是否有__metaclass__的指定。如果還是找不到，好吧那就是使用默認(rèn)的type來創(chuàng)建Trick。

那么問題來了，我們要在__metaclass__中放置什么呢？答案是可以創(chuàng)建一個(gè)類的東西，type,或者任何用到type或子類化type的東西都行。

自定義類的的目的，我總結(jié)了一下就是攔截類的創(chuàng)建，然后修改一些特性，然后返回該類。是不是有點(diǎn)熟悉？沒錯(cuò)，就是感覺是裝飾器干的事情，只是裝飾器是修飾一個(gè)函數(shù)，同樣是一個(gè)東西進(jìn)去，然后被額外加了一些東西，最后被返回。

其實(shí)除了上面談到的制定一個(gè)__metaclass__并不需要賦值給它的不一定要是正式類，是一個(gè)函數(shù)也可以。要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)使所有模塊級(jí)別都是用這個(gè)元類創(chuàng)建類的話，在模塊級(jí)別設(shè)定__metaclass__就可以了。先寫一個(gè)來試試看，我還是延用stackoverflow上面那個(gè)哥們的例子，將所有的屬性都改為大寫的。?

來看這個(gè)例子：

input:
def upper_attr(class_name, class_parents, class_attr):
    """
    返回一個(gè)對(duì)象,將屬性都改為大寫的形式
    :param class_name:  類的名稱
    :param class_parents: 類的父類tuple
    :param class_attr: 類的參數(shù)
    :return: 返回類
    """
    # 生成了一個(gè)generator
    attrs = ((name, value) for name, value in class_attr.items() if not name.startswith("__"))
    uppercase_attrs = dict((name.upper(), value) for name, value in attrs)
    return type(class_name, class_parents, uppercase_attrs)

__metaclass__ = upper_attr

pw = upper_attr("Trick", (), {"bar": 0})
print hasattr(pw, "bar")
print hasattr(pw, "BAR")
print pw.BAR

output:
False
True
0

可以從上面看到，我實(shí)現(xiàn)了一個(gè)元類(metaclass)， 然后指定了模塊使用這個(gè)元類來創(chuàng)建類，所以當(dāng)我下面使用type進(jìn)行類創(chuàng)建的時(shí)候，可以發(fā)現(xiàn)小寫的bar參數(shù)被替換成了大寫的BAR參數(shù)，并且在最后我調(diào)用了這個(gè)類屬性并，打印了它。

上面我們使用了函數(shù)做元類傳遞給類，下面我們使用一個(gè)正式類來作為元類傳遞給__metaclass__

class UpperAttrMetaClass(type):
    def __new__(mcs, class_name, class_parents, class_attr):
        attrs = ((name, value) for name, value in class_attr.items() if not name.startswith("__"))
        uppercase_attrs = dict((name.upper(), value) for name, value in attrs)
        return super(UpperAttrMetaClass, mcs).__new__(mcs, class_name, class_parents, uppercase_attrs)


class Trick(object):
    __metaclass__ = UpperAttrMetaClass
    bar = 12
    money = "unlimited"

print Trick.BAR
print Trick.MONEY

總結(jié)：
啊好累好累終于寫完了。。。寫了好久，總之就像我上面說的，略帶一點(diǎn)裝飾器的思路去理解元類這件事情，可能會(huì)讓你豁然開朗。元類這種黑暗魔法按照常理來說是不應(yīng)該被廣泛使用的，從寫業(yè)務(wù)代碼一年差不多一年，除了在完成kepler項(xiàng)目的時(shí)候稍微黑魔法了一下(實(shí)際是根本不需要這樣操作)，其他地方都沒有用到過。等到真正需要的時(shí)候，你可能不會(huì)去思考為什么要去使用，而是因?yàn)橐鉀Q問題所以就是要這樣寫，所以才出現(xiàn)了元類這種東西。我是這樣理解的，一個(gè)東西存在的真正意義就在于你可以用這個(gè)東西去解決以前難以解決的問題，可以讓難以解決的問題變得簡單起來，而不是為了炫技讓一個(gè)問題變得復(fù)雜起來。

Reference:
http://blog.jobbole.com/21351/ 深刻理解Python中的元類
http://stackoverflow.com/ques... What is metaclass in Python