談談Python中元類Metaclass(一)：什麼是元類

　　簡單的講，元類建立了Python中所有的對象。

　　我們說Python是一種動态語言，而動态語言和靜态語言最大的不同，就是函數和類不是編譯時定義的，而是運作時動态建立的。

　　比方說我們要定義一個的class，就寫一個子產品：

　　class HelloWorld(object):

　　def helloworld(self):

　　print('Hello World!')

　　當Python解釋器載入子產品時，就會依次執行該子產品的所有語句，執行結果就是動态建立出一個的class對象，測試如下：

　　>>> from helloworld import HelloWorld

　　>>> h= HelloWorld()

　　>>> h.helloworld()

　　Hello, world!

　　>>> print(type(HelloWorld))

　　>>> print(type(h))

　　函數用來檢視一個類型或變量的類型，是一個class，它的類型就是，而是一個執行個體，它的類型就是class 。

　　我們說class的定義是運作時動态建立的，而建立class的方法就是使用函數。

　　定義：type(類名, 父類的元組(針對繼承的情況，可以為空)，包含屬性的字典(名稱和值))

　　函數既可以傳回一個對象的類型，又可以建立出新的類型，比如，我們可以通過函數建立出類，而無需通過的定義：

　　>>> def helloworld_outside(self): # 先定義函數

　　... print('Hello World!')

　　...

　　>>> HelloWorld=type('HelloWorld', (object,), dict(helloworld=helloworld_outside)) # 建立HelloWorld class

　　>>> h= HelloWorld()

　　>>> h.helloworld()

　　Hello, world!

　　>>> print(type(HelloWorld))

　　>>> print(type(h))

　　那麼要建立一個class對象，函數需要依次傳入3個參數：

　　class的名稱；

　　繼承的父類集合，注意Python支援多重繼承，如果隻有一個父類，别忘了tuple的單元素寫法；

　　class的方法名稱與函數綁定，這裡我們把函數helloworld_outside綁定到方法名上。

　　通過函數建立的類和直接寫class是完全一樣的，因為Python解釋器遇到class定義時，僅僅是掃描一下class定義的文法，然後調用函數建立出class。

　　正常情況下，我們都用來定義類，但是，函數也允許我們動态建立出類來，也就是說，動态語言本身支援運作期動态建立類，這和靜态語言有非常大的不同，要在靜态語言運作期建立類，必須構造源代碼字元串再調用編譯器，或者借助一些工具生成位元組碼實作，本質上都是動态編譯，會非常複雜。

　　除了使用動态建立類以外，要控制類的建立行為，還可以使用metaclass。

　　metaclass，直譯為元類，簡單的解釋就是：

　　當我們定義了類以後，就可以根據這個類建立出執行個體，是以：先定義類，然後建立執行個體。

　　但是如果我們想建立出類呢？那就必須根據metaclass建立出類，是以：先定義metaclass，然後建立類。

　　是以，metaclass允許你建立類或者修改類。換句話說，你可以把類看成是metaclass建立出來的“執行個體”。

　　metaclass是Python面向對象裡最難了解，也是最難使用的魔術代碼。正常情況下，你不會碰到需要使用metaclass的情況，是以，以下内容看不懂也沒關系，因為基本上你不會用到。

　　我們先看一個簡單的例子，這個metaclass可以給我們自定義的MyList增加一個方法：

　　class ListMetaclass(type):

　　def __new__(cls, name, bases, attrs):

　　attrs['add']=lambda self, value: self.append(value)

　　return type.__new__(cls, name, bases, attrs)

　　class MyList(list, metaclass=ListMetaclass):

　　pass

　　下面是運作結果，測試一下是否可以調用方法：

　　>>> L= MyList()

　　>>> L.add(1)

　　>> L

　　[1]

　　通過這個例子我們可以看到，自定義我們的MyList分兩步：

　　1. 建立Metaclass，用來建立/修改類

　　2. 建立實際的MyList Class

　　首先我們來看第一步，建立Metaclass:

　　class ListMetaclass(type):

　　def __new__(cls, name, bases, attrs):

　　attrs['add']=lambda self, value: self.append(value)

　　return type.__new__(cls, name, bases, attrs)

　　類名的定義：定義，按照預設習慣，metaclass的類名總是以Metaclass結尾，以便清楚地表示這是一個metaclass

　　Metaclass的父類：M

　　選擇__new__函數作為實作"修改類"的函數：

　　函數__new__(cls, name,bases,attrs)中，"cls"類似于類中其他函數的self參數，例如__init__(self)，隻不過self代表建立的對象，而cls代表類本身(__init__作為執行個體初始化的函數，需要把執行個體本身作為參數傳進去，這樣我們才能保證被修改的是執行個體；同理，__new__函數需要把類本身作為參數傳進去，才能保證被初始化的是目前類); name代表類的名稱；bases代表目前類的父類集合；attrs代表目前類的屬性，是狹義上屬性和方法的集合，可以用字典dict的方式傳入

　　對__new__的定義def __new__(cls, name,bases,attrs)，實際上，“new”方法在Python中是真正的構造方法(建立并傳回執行個體)，通過這個方法可以産生一個”cls”對應的執行個體對象是以說”new”方法一定要有傳回，要把建立的執行個體對象傳回回去。在此，我們把對類的修改放到__new__方法中，然後傳回修改過後的執行個體對象。另外，很簡單的道理，選擇type.__new__函數作為return的值，是因為我們的ListMetaclass繼承自type，是以應該傳回class type的__new__函數建立的對象。

　　class MyList(list, metaclass=ListMetaclass):

　　pass

　　有了ListMetaclass，下一個問題是如何使用ListMetaclass?

　　首先我們需要先談一談Python建立class的機制：

　　當建立class的時候，python會先檢查目前類中有沒有__metaclass__，如果有，就用此方法建立對象；如果沒有，則會一級一級的檢查父類中有沒有__metaclass__，用來建立對象。建立的這個“對象”，就是目前的這個類。如果目前類和父類都沒有，則會在目前package中尋找__metaclass__方法，如果還沒有，則會調用自己隐藏的的type函數來建立對象。

　　值得注意的是，如果我們在做類的定義時，在class聲明處傳入關鍵字metaclass=ListMetaclass，那麼如果傳入的這個metaclass有__call__函數，這個__call__函數将會覆寫掉MyList class的__new__函數。這是為什麼呢？請大家回想一下，當我們執行個體化MyList的時候，用的語句是L1=MyList()，而我們知道，__call__函數的作用是能讓類執行個體化後的對象能夠像函數一樣被調用。也就是說MyList是ListMetaclass執行個體化後的對象，而MyList()調用的就是ListMetaclass的__call__函數。另外，值得一提的是，如果class聲明處，我們是讓MyList繼承ListMetaclass，那麼ListMetaclass的__call__函數将不會覆寫掉MyList的__new__函數。

　　是以，我們在定義類的時候還要訓示使用ListMetaclass來定制類(即在MyList class定義時，在class聲明處傳入關鍵字參數，python會在目前class裡建立屬性__metaclass__，是以它訓示Python解釋器在建立時，要通過來建立，在ListMetaclass.__new__()中，我們可以修改類的定義，比如，加上新的方法，然後，傳回修改後的定義。

　　Ok,下面測試一下是否可以調用方法：

　　>>> L= MyList()

　　>>> L.add(1)

　　>> L

　　[1]

　　而普通的沒有方法：

　　>>> L2= list()

　　>>> L2.add(1)

　　Traceback (most recent call last):

　　File "

", line 1, in

　　AttributeError: 'list' object has no attribute 'add'

　　動态修改有什麼意義？直接在定義中寫上方法不是更簡單嗎？正常情況下，确實應該直接寫，通過metaclass修改純屬變态。