元类

什么是元类

元类就是用类创建类的东西，元类是类的类。type就是python在背后用来创建所有类的元类。

• __metaclass__属性
  python会在内存中通过__metaclass__创建一个名字为XXX的类对象。如果Python没找到__metaclass__，它会继续在父类中寻找__metaclass__属性，并尝试做和前面同样的操作。如果python在任何父类中都找不到__metaclass__，它就会在模块层中找__metaclass__，并尝试做同样的操作。如果还是找不到__metaclass__，python就会用内建的type来创建这个类对象。

  现在的问题是，你可以在__metaclass__中放置什么代码呢？
  答案：可以创建一个类的东西。那么什么可以用来创建一个类呢？type, 或者是任何使用到type或者子类化type的东旭都可以。

type动态的创建类

• 语法:
  type(类名, 父类元组(针对继承的情况，可以为空), 包含属性的字典(名称和值))
• 例如:
  • 无参数

  >>> class MyShinyClass(object):
          pass
  

  上面这段代码可以改写为：

  >>> MyShinyClass = type('MyShinyClass', (), {})
  >>> print MyShinyClass
  <class '__main__.MyShinyClass'>
  >>> print MyShinyClass()
  <__main__.MyShinyClass object at 0x878688>
  

  • 带参数
    type 接受一个字典来为类定义属性，因此

  >>> class Foo(object):
          bar =  True
  

  上面这段代码可以改写为：

  >>> Foo = type('Foo', (), {"bar": True})
  

  • 继承

  >>> class FooChild(Foo):
          pass
  

  上面这段代码可以改写为：

  >>> FooChild = type('FooChild', (Foo, ), {})
  

  • 类增加方法

  >>> def echo_bar(self):
          print self.bar
  >>> FooChild = type("FooChild", (Foo, ), {'echo_bar': echo_bar})
  

自定义元类

元类的主要目的就是为了当创建类时能够自动地改变类。通常，你会为API做这样的事情，你希望可以创建符合当前上下文的类。

• 示例
  • 函数创建类

      def upper_attr(future_class_name,future_class_parents,future_class_attr):
          attrs = ((name, value) for name, value in future_class_attr.items() if not name.startswith('__'))
          uppercase_attr = dict((name.upper(), value) for name, value in attrs)
          return type(future_class_name, future_class_parents, uppercase_attr)
  
      class Foo(object):
          __metaclass__ = upper_attr
          bar = 'bip'
  

  • 类创建类

      class UpperAttrMetaClass(type):
          def __new__(cls, future_class_name, future_class_parents, future_class_attr):
              attrs = ((name, value) for name, value in future_class_attr.items() if not name.startswith('__'))
              uppercase_attr = dict((name.upper(), value) for name, value in attrs)
              return type(future_class_name, future_class_parents, uppercase_attr)
  
      class UpperAttrMetaclass(type):
          def __new__(cls, future_class_name, future_class_parents, future_class_attr):
              attrs = ((name, value) for name, value in future_class_attr.items() if not name.startswith('__'))
              uppercase_attr = dict((name.upper(), value) for name, value in attrs)
              return type.__new__(cls, future_class_name, future_class_parents, uppercase_attr)
  
      class Foo(object):
          __metaclass__ = UpperAttrMetaClass  
          bar = 'bip'
  
      print hasattr(Foo, 'bar')
  
      print hasattr(Foo, 'BAR')
  
      f = Foo()
      print f.BAR
  

为什么要用metaclass类而不是函数?

由于metaclass可以接受任何可调用的对象，那为何还要使用类呢，因为很显然使用类会更加复杂，原因：

• 意图更加清晰
• 你可以使用oop编程，元类可以从元类中继承而来，改写父类的方法。元类甚至可以使用元类。
• 可以把代码组织的更好。将多个方法归总到一个类中会很有帮助，会使你的代码更容易阅读。
• 可以使用__new__, __init__以及__call__这样的特殊方法。它们能帮你处理不同的任务。

究竟为什么要使用元类

元类就是深度的魔法，99%的用户应该根本不必为此操心。如果你想搞清除究竟是否需要用到元类，那么你就不需要它。那些实际用到元类的人都非常清除地知道他们需要什么，而且根本不需要解释为什么要用元类。 ------Python界的领袖 Tim Peters

• 元类的主要用途是创建API。一个典型的例子是Django ORM。它允许你像这样定义：

  class Person(models.Model):
      name = models.CharField(max_length=30)
      age = models.IntegerField()