什么是元类

在Python中“万物”皆是对象，当然类也是对象。

通过类我们可以创建实例对象：

class A:
  pass

a = A()

那么通过什么我们创建类呢？答案是元类。

即：类是元类的实例

class A:
    pass

print(isinstance(A, type)) # True
print(issubclass(A, object)) # True

元类的作用

元类可以定制化类的创建过程。例如修改类的属性、方法，添加新的属性、方法，甚至可以拦截类的创建过程。

使用type创建类

type既可以判断对象的类型

type(123) # <class 'int'>

也是所有类的顶层元类

print(type(int))    # <class 'type'>
print(type(str))    # <class 'type'>
print(type(object)) # <class 'type'>
print(type(type))   # <class 'type'> （type 也是它自己的实例）

也可以通过type(name, bases, attrs)动态创建类，

其中，

• name：类的名字；
• bases：类继承的父类集合
• attrs：类的属性、方法字典

class Person1:
  def __init__(self, name):
    self.name = name
    
def init(self, name):
  self.name = name


Person2 = type('Person', (), {'__init__': init})

在这个例子中，Person2和Person1的效果一模一样，因为Python解释器在读到class Person1的定义时就是调用的type。因此通过Person2创建实例：

p = Person2('John')
p.name # John

自定义元类

所有类默认情况下，元类是type，当然也可以指定类的元类（当然了，所有类的元类最终都指向了type）

class AMetaClass(type):
  #继承了type的既是元类
  #元类命名最好是MetaClass后缀
  pass

class A(metaclass = AMetaClass):
  pass

这个例子中A的元类是AMetaClass。

我们知道，创建一个实例对象，会调用类的__new__方法。同样的，创建一个类，会调用其元类的__new__方法。因此在元类中重写__new__方法即可拦截类的生成方式。

class AMetaClass(type):
  def __new__(cls, name, bases, attrs):
    return super().__new__(cls, name, bases, attrs)
  
class A(metaclass = AMetaClass):
  pass

那么这样做的意义是什么？

通常来讲，对于普通开发者，并不需要元类编程。但凡事总有例外。

元类编程的最大作用之一，是可以开发框架。

使用元类创建简单的ORM框架

这里使用元类创建简单的ORM框架作为案例。

我希望对于自定义继承自BaseModel的类，其包含一个类变量table_name，变量名为小写的类名。

class User(BaseModel):
  pass

print(User.table_name) # user

这里就要用到元类，我们要拦截BaseModel类的生成，在生成其子类的时候给它添加属性table_name，因此完整的代码是：

class ModelMetaClass(type):
    def __new__(cls, name, bases, attrs):
        if name != 'BaseModel':
            attrs['table_name'] = name.lower()
        return super().__new__(cls, name, bases, attrs)

class BaseModel(metaclass=ModelMetaClass):
    pass

class User(BaseModel):
    pass

print(User.table_name)  # 输出：user