元类的简单了解

一、什么是元类？

在python中一切皆对象，那么类是否也是对象呢？通过class关键字产生的类的实例，我们已经很熟悉了，但是通过class关键字产生的类的类就是元类。

class Bar:
    pass

b1 = Bar()
print(type(b1)) #<class '__main__.Bar'>

print(type(Bar)) #<class 'type'>

可以看到b1对象是由类Bar产生的，而Bar类是由type这个元类产生的，type是python中的一个内建元类。

那么，使用class创建类时必然调用type元类，Bar=type(...)，在type中也必定传入一些和类相关的参数，这就涉及类的组成部分了。

类由三部分组成：

类名 class_name='Bar'
基类们 class_bases=(object,)
类的名称空间 class_dict，类的名称空间是执行类体代码而得到的

调用type时会依次传入以上三个参数，通过type创建Bar类的过程大致就是：

（1）拿到类名 class_name='Bar'

（2）拿到类的基类们 class_bases=(object,)

（3）执行类体代码拿到类的名称空间 class_dict

（4）调用元类得到Bar类，Bar = type(class_name,class_bases,class_dict)

二、自定义元类

像上面Bar没有声明自己的元类，那么默认它的元类就是type，除了内建type元类外，还可以通过继承type元类，然后使用metaclass关键字参数为一个类指定元类。

（一）通过type元类实现类的创建

通过上述Bar类的创建过程知晓type元类中传入三个参数：

Bar 表示需要创建的类的类名
(object,) 表示基类们
{} 一个字典，表示这个类中含有的属性和方法

#属性
name = 'Bright'
#方法
def hobby(self):
    print('write code!')
#创建Bar类
Bar = type('Bar',(object,),{'name':name,'hobby':hobby})
#将Bar类实例化
b1 = Bar()
#测试
print(b1.name)  #Bright
print(b1.hobby) #<bound method hobby of <__main__.Bar object at 0x0000000000DC1BE0>>

上面使用的就是基于最基本的内建元类type创建类，这与下面的直接使用class关键字创建的结果是相同的。

class Bar:
    # 属性
    name = 'Bright'

    # 方法
    def hobby(self):
        print('write code!')

#将Bar类实例化
b1 = Bar()
#测试
print(b1.name)  #Bright
print(b1.hobby) #<bound method Bar.hobby of <__main__.Bar object at 0x0000000000626898>>

（二）自定义元类

在自定义元类中使用到一个__call__方法，它是在对象后面加括号时调用，元类产生的对象就是我们常说的使用class创建的类，所以普通类的实例就相当于元类对象加括号。例如：

b1 = Bar()

b1是Bar类的实例，Bar是元类的实例，所以Bar()就默认执行了元类中的__call__方法。显然在__call__方法中就需要完成这么几件事：

调用__new__方法创建一个空对象（就是b1）
调用__init__方法初始化空对象
返回初始化好的对象

class MyType(type):

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        #1、创建一个空对象，如果自己本身没有就去object中调用__new__
        obj = self.__new__(self) #传入的self就是类Bar
        #2、初始化空对象
        self.__init__(obj, *args, **kwargs) #相当于执行Bar.__init__(),self是MyType元类的实例Bar
        #3、返回这个初始化对象
        return obj

class Bar(metaclass=MyType): #Bar = MyType(...)
    def __init__(self):
        pass

b1 = Bar()