29.Python中的元类

回顾

前面在学习Python编程：获取对象信息知识时，我们已经知道了type()函数。这个type()函数既可以返回一个对象的类型，又可以创建出新的类型。type()函数在传入一个参数时，返回的是对象所属的类型。这里特别要注意的是：通常所说的类比如动物类Animal、狗类Dog、猫类Cat、汽车类Car等，都是type的实例，说白了就是：动物类Animal、狗类Dog、猫类Cat、汽车类Car等，这些类的类型都是type类型。

type()函数当传入三个参数时，可以动态创建新的class对象，也就是新类型。

一个入参：获取类型type(obj)

class type(obj)官方解释：

With one argument, return the type of an object. The return value is a type object and generally the same object as returned by object.__class__.

意思大概是说：type函数传入一个参数时，返回结果是该对象的类型。返回值是type对象，和调用该对象的__class__方法返回值一样。

三个入参：动态创建新的类实例 class type(name, bases, dict)

type()函数当传入三个参数时，可以动态创建新的class对象，也就是新类型，如：通过该函数动态创建Fox类。 class type(name, bases, dict)的官方解释如下：

With three arguments, return a new type object. This is essentially a dynamic form of the class statement. The name string is the class name and becomes the__name__attribute; the bases tuple itemizes the base classes and becomes the __bases__ attribute; and the dict dictionary is the namespace containing definitions for class body and is copied to a standard dictionary to become the__dict__attribute. For example, the following two statements create identical type objects。

要创建一个class对象，type()函数依次传入3个参数：
1.新class的名称；
2.所要继承的父类的集合，注意Python支持多重继承，如果只有一个父类，别忘了tuple的单元素写法；
3.新class中的方法名称与函数可通过字典键值对一一绑定。例如：此参数传入：dict(my_eat=eat)这里我们把函数eat绑定到方法名my_eat上。

通过type()函数创建的类和直接写class是完全一样的，因为Python解释器遇到class定义时，仅仅是扫描一下class定义的语法，然后调用type()函数创建出class（即通常所说的类，这里类也是一个个的实例，类是type类型）。

看到这里，你会发现这与Java中的反射机制类似的：运行时动态创建的对象、绑定属性、方法等。

示例

我们说class的定义是运行时动态创建的，而创建class的方法就是使用type()函数。比如，我们可以通过type()函数创建出Fox类实例，而无需通过class Fox(object)...的定义：

def my_eat(obj):
    print("吃东西")

# 用type()创建类实例
Fox = type("Fox", (object,), dict(eat=my_eat))

f = Fox()

f.eat()

运行结果：

吃东西

正常情况下，我们都用class A...来定义类，但是，type()函数也允许我们动态创建出类来，也就是说，动态语言本身支持运行期动态创建类，这和静态语言有非常大的不同，要在静态语言运行期创建类，必须构造源代码字符串再调用编译器，或者借助一些工具生成字节码实现，本质上都是动态编译，会非常复杂。

metaclass

除了使用type()动态创建类以外，要控制类的创建行为，还可以使用metaclass。

metaclass，直译为元类，简单的解释就是：当我们定义了类以后，就可以根据这个类创建出实例，所以：先定义类，然后创建实例。

但是如果我们想创建出类呢？那就必须根据metaclass创建出类，所以：先定义metaclass，然后创建类。

连接起来就是：先定义metaclass，就可以创建类，最后创建实例。

所以，metaclass允许你创建类或者修改类。换句话说，你可以把类看成是metaclass创建出来的“实例”。

metaclass是Python面向对象里最难理解，也是最难使用的魔术代码。正常情况下，你不会碰到需要使用metaclass的情况，所以，以下内容看不懂也没关系，因为基本上你不会用到。

示例

们先看一个简单的例子，这个metaclass可以给我们自定义的MyList增加一个add方法：

定义ListMetaClass，按照默认习惯，metaclass的类名总是以Metaclass结尾，以便清楚地表示这是一个metaclass：

# 定义元类ListMetaClass。metaclass是类的模板，所以必须从`type`类型派生：
class ListMetaClass(type):
    def __new__(cls, name, bases, attrs):
        attrs["add"] = lambda self, value: self.append(value)
        return type.__new__(cls, name, bases, attrs)

# 自定义MyList类
class MyList(list, metaclass=ListMetaClass):
    pass

my_list = MyList()
my_list.add(2)
my_list.add(4)
print(my_list)

运行结果：

[2, 4]

我们在定义MyList类的时候还要指示使用ListMetaClass来定制类，正是通过传入关键字参数metaclass来指定的：class MyList(list, metaclass=ListMetaClass):
当我们传入关键字参数metaclass时，魔术就生效了，它指示Python解释器在创建MyList时，要通过ListMetaclass.new()来创建，在此，我们可以修改类的定义，比如，加上新的方法，然后，返回修改后的定义。

__new__()方法接收到的参数依次是：

• 当前准备创建的类的对象；
• 类的名字；
• 类继承的父类集合；
• 类的方法集合。

小结

本结知识，是python中生涩的知识点，难理解还几乎用不到，只做理解即可。

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