浅析 Python 的 metaclass

注：这是目前为止我看见的介绍 Python 的 metaclass 最为详细的文章，看完之后就可以即学即用！好东西不独享，特转载！分享下自己对python的metaclass的知识。一你可以从这里获取什么？1. 也许你在阅读别人的代码的时候碰到过metaclass，那你可以参考这里的介绍。2. 或许你需要设计一些底层的库，也许metaclass能帮你简化你的设计（也有可能复杂化：）3. 也许你在了解metaclass的相关知识之后，你对python的类的一些机制会更了解。4. more......二 metaclass的作用是什么？（感性认识）metaclass能有什么用处，先来个感性的认识：1. 你可以自由的、动态的修改/增加/删除类的或者实例中的方法或者属性2. 批量的对某些方法使用decorator，而不需要每次都在方法的上面加入@decorator_func3. 当引入第三方库的时候，如果该库某些类需要patch的时候可以用metaclass4. 可以用于序列化（参见yaml这个库的实现，我没怎么仔细看）5. 提供接口注册，接口格式检查等6. 自动委托（auto delegate）7. more...三 metaclass的相关知识1. what is metaclass？1.1 在wiki上面，metaclass是这样定义的：In object-oriented programming,a metaclass is a class whose instances are classes.Just as an ordinary class defines the behavior of certain objects,a metaclass defines the behavior of certain classes and their instances.也就是说metaclass的实例化结果是类，而class实例化的结果是instance。我是这么理解的：metaclass是类似创建类的模板，所有的类都是通过他来create的（调用__new__），这使得你可以自由的控制创建类的那个过程，实现你所需要的功能。1.2 metaclass基础* 一般情况下, 如果你要用类来实现metaclass的话，该类需要继承于type，而且通常会重写type的__new__方法来控制创建过程。当然你也可以用函数的方式（下文会讲）* 在metaclass里面定义的方法会成为类的方法，可以直接通过类名来调用2. 如何使用metaclass2.1 用类的形式2.1.1 类继承于type, 例如： class Meta（type）:pass2.1.2 将需要使用metaclass来构建class的类的__metaclass__属性（不需要显示声明，直接有的了）赋值为Meta（继承于type的类）2.2 用函数的形式2.2.1 构建一个函数，例如叫metaclass_new, 需要3个参数：name, bases, attrs，name: 类的名字bases: 基类，通常是tuple类型attrs: dict类型，就是类的属性或者函数2.2.2 将需要使用metaclass来构建class的类的__metaclass__属性（不需要显示声明，直接有的了）赋值为函数metaclas_new3 metaclass 原理3.1 basicmetaclass的原理其实是这样的：当定义好类之后，创建类的时候其实是调用了type的__new__方法为这个类分配内存空间，创建好了之后再调用type的__init__方法初始化（做一些赋值等）。所以metaclass的所有magic其实就在于这个__new__方法里面了。说说这个方法：__new__（cls, name, bases, attrs）cls: 将要创建的类，类似与self，但是self指向的是instance，而这里cls指向的是classname: 类的名字，也就是我们通常用类名.__name__获取的。bases: 基类attrs: 属性的dict。dict的内容可以是变量（类属性），也可以是函数（类方法）。所以在创建类的过程，我们可以在这个函数里面修改name，bases，attrs的值来自由的达到我们的功能。这里常用的配合方法是getattr和setattr（just an advice）3.2 查找顺序再说说关于__metaclass__这个属性。这个属性的说明是这样的：This variable can be any callable accepting arguments for name, bases, and dict. Upon class creation, the callable is used instead of the built-in type（）. New in version 2.2.（所以有了上面介绍的分别用类或者函数的方法）The appropriate metaclass is determined by the following precedence rules:If dict["__metaclass__"] exists, it is used.Otherwise, if there is at least one base class, its metaclass is used （this looks for a __class__ attribute first and if not found, uses its type）.Otherwise, if a global variable named __metaclass__ exists, it is used.Otherwise, the old-style, classic metaclass （types.ClassType） is used.这个查找顺序也比较好懂，而且利用这个顺序的话，如果是old-style类的话，可以在某个需要的模块里面指定全局变量__metaclass__ = type就能把所有的old-style 变成 new-style的类了。（这是其中一种trick）