MetaClass元類(lèi),本質(zhì)也是一個(gè)類(lèi),但和普通類(lèi)的用法不同,它可以對(duì)類(lèi)內(nèi)部的定義(包括類(lèi)屬性和類(lèi)方法)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的修改。可以這么說(shuō),使用元類(lèi)的主要目的就是為了實(shí)現(xiàn)在創(chuàng)建類(lèi)時(shí),能夠動(dòng)態(tài)地改變類(lèi)中定義的屬性或者方法。
不要從字面上去理解元類(lèi)的含義,事實(shí)上 MetaClass 中的 Meta 這個(gè)詞根,起源于希臘語(yǔ)詞匯 meta,包含“超越”和“改變”的意思。
舉個(gè)例子,根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景的需要,我們要為多個(gè)類(lèi)添加一個(gè) name 屬性和一個(gè) say() 方法。顯然有多種方法可以實(shí)現(xiàn),但其中一種方法就是使用 MetaClass 元類(lèi)。
如果在創(chuàng)建類(lèi)時(shí),想用 MetaClass 元類(lèi)動(dòng)態(tài)地修改內(nèi)部的屬性或者方法,則類(lèi)的創(chuàng)建過(guò)程將變得復(fù)雜:先創(chuàng)建 MetaClass 元類(lèi),然后用元類(lèi)去創(chuàng)建類(lèi),最后使用該類(lèi)的實(shí)例化對(duì)象實(shí)現(xiàn)功能。
和前面章節(jié)創(chuàng)建的類(lèi)不同,如果想把一個(gè)類(lèi)設(shè)計(jì)成 MetaClass 元類(lèi),其必須符合以下條件:
必須顯式繼承自 type 類(lèi);
類(lèi)中需要定義并實(shí)現(xiàn) __new__() 方法,該方法一定要返回該類(lèi)的一個(gè)實(shí)例對(duì)象,因?yàn)樵谑褂迷?lèi)創(chuàng)建類(lèi)時(shí),該 __new__() 方法會(huì)自動(dòng)被執(zhí)行,用來(lái)修改新建的類(lèi)。
講了這么多,讀者可能對(duì) MetaClass 元類(lèi)的功能還是比較懵懂。沒(méi)關(guān)系,我們先嘗試定義一個(gè) MetaClass 元類(lèi):
此程序中,首先可以斷定 FirstMetaClass 是一個(gè)類(lèi)。其次,由于該類(lèi)繼承自 type 類(lèi),并且內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了 __new__() 方法,因此可以斷定 FirstMetaCLass 是一個(gè)元類(lèi)。
可以看到,在這個(gè)元類(lèi)的 __new__() 方法中,手動(dòng)添加了一個(gè) name 屬性和 say() 方法。這意味著,通過(guò) FirstMetaClass 元類(lèi)創(chuàng)建的類(lèi),會(huì)額外添加 name 屬性和 say() 方法。通過(guò)如下代碼,可以驗(yàn)證這個(gè)結(jié)論:
可以看到,在創(chuàng)建類(lèi)時(shí),通過(guò)在標(biāo)注父類(lèi)的同時(shí)指定元類(lèi)(格式為metaclass=元類(lèi)名),則當(dāng) Python 解釋器在創(chuàng)建這該類(lèi)時(shí),F(xiàn)irstMetaClass 元類(lèi)中的 __new__ 方法就會(huì)被調(diào)用,從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)修改類(lèi)屬性或者類(lèi)方法的目的。
運(yùn)行上面的程序,輸出結(jié)果為:
顯然,F(xiàn)irstMetaClass 元類(lèi)的 __new__() 方法動(dòng)態(tài)地為 Clanguage 類(lèi)添加了 name 屬性和 say() 方法,因此,即便該類(lèi)在定義時(shí)是空類(lèi),它也依然有 name 屬性和 say() 方法。
對(duì)于 MetaClass 元類(lèi),它多用于創(chuàng)建 API,因此我們幾乎不會(huì)使用到它。