python - Python中的元类是什么？

Question

在Python中，什么是元类？我们将它们用于什么？

Answer 1

元类是类的类。类定义类的实例(即对象)的行为方式，而元类定义类的行为方式。类是元类的实例。

尽管在Python中您可以对元类使用任意的可调用对象(例如Jerub显示)，但是更好的方法是使其成为实际的类。 type是Python中常见的元类。 type本身是一个类，并且是它自己的类型。您将无法纯粹在Python中重新创建类似type的内容，但是Python会有些作弊。要在Python中创建自己的元类，您实际上只想将type子类化。

元类最常用作类工厂。当您通过调用类创建对象时，Python通过调用元类创建一个新类(执行“class”语句时)。因此，与常规的__init__和__new__方法结合使用，元类可以让您在创建类时做“额外的事情”，例如用某些注册表注册新类或用其他东西完全替换该类。

当执行class语句时，Python首先将class语句的主体作为普通代码块执行。生成的 namespace (字典)保留了将来类的属性。通过查看待定类的基类(继承了元类)，待定类的__metaclass__属性(如果有)或__metaclass__全局变量来确定元类。然后使用该类的名称，基数和属性调用该元类以实例化它。

但是，元类实际上定义了一个类的类型，而不仅仅是它的工厂，因此您可以使用它们做更多的事情。例如，您可以在元类上定义常规方法。这些元类方法就像类方法，因为它们可以在没有实例的情况下在类上调用，但是它们也不像类方法，因为它们不能在类的实例上被调用。 type.__subclasses__()是type元类上方法的示例。您还可以定义常规的“魔术”方法，例如__add__，__iter__和__getattr__，以实现或更改类的行为。

这是一些零碎的汇总示例:

def make_hook(f):
    """Decorator to turn 'foo' method into '__foo__'"""
    f.is_hook = 1
    return f

class MyType(type):
    def __new__(mcls, name, bases, attrs):

        if name.startswith('None'):
            return None

        # Go over attributes and see if they should be renamed.
        newattrs = {}
        for attrname, attrvalue in attrs.iteritems():
            if getattr(attrvalue, 'is_hook', 0):
                newattrs['__%s__' % attrname] = attrvalue
            else:
                newattrs[attrname] = attrvalue

        return super(MyType, mcls).__new__(mcls, name, bases, newattrs)

    def __init__(self, name, bases, attrs):
        super(MyType, self).__init__(name, bases, attrs)

        # classregistry.register(self, self.interfaces)
        print "Would register class %s now." % self

    def __add__(self, other):
        class AutoClass(self, other):
            pass
        return AutoClass
        # Alternatively, to autogenerate the classname as well as the class:
        # return type(self.__name__ + other.__name__, (self, other), {})

    def unregister(self):
        # classregistry.unregister(self)
        print "Would unregister class %s now." % self

class MyObject:
    __metaclass__ = MyType


class NoneSample(MyObject):
    pass

# Will print "NoneType None"
print type(NoneSample), repr(NoneSample)

class Example(MyObject):
    def __init__(self, value):
        self.value = value
    @make_hook
    def add(self, other):
        return self.__class__(self.value + other.value)

# Will unregister the class
Example.unregister()

inst = Example(10)
# Will fail with an AttributeError
#inst.unregister()

print inst + inst
class Sibling(MyObject):
    pass

ExampleSibling = Example + Sibling
# ExampleSibling is now a subclass of both Example and Sibling (with no
# content of its own) although it will believe it's called 'AutoClass'
print ExampleSibling
print ExampleSibling.__mro__