MetaClass元類,本質也是一個類,但和普通類的用法不同,它可以對類內部的定義(包括類屬性和類方法)進行動態的修改。可以這么說,使用元類的主要目的就是為了實現在創建類時,能夠動態地改變類中定義的屬性或者方法。
不要從字面上去理解元類的含義,事實上 MetaClass 中的 Meta 這個詞根,起源于希臘語詞匯 meta,包含“超越”和“改變”的意思。
舉個例子,根據實際場景的需要,我們要為多個類添加一個 name 屬性和一個 say() 方法。顯然有多種方法可以實現,但其中一種方法就是使用 MetaClass 元類。
如果在創建類時,想用 MetaClass 元類動態地修改內部的屬性或者方法,則類的創建過程將變得復雜:先創建 MetaClass 元類,然后用元類去創建類,最后使用該類的實例化對象實現功能。
和前面章節創建的類不同,如果想把一個類設計成 MetaClass 元類,其必須符合以下條件:
必須顯式繼承自 type 類;
類中需要定義并實現 __new__() 方法,該方法一定要返回該類的一個實例對象,因為在使用元類創建類時,該 __new__() 方法會自動被執行,用來修改新建的類。
講了這么多,讀者可能對 MetaClass 元類的功能還是比較懵懂。沒關系,我們先嘗試定義一個 MetaClass 元類:
此程序中,首先可以斷定 FirstMetaClass 是一個類。其次,由于該類繼承自 type 類,并且內部實現了 __new__() 方法,因此可以斷定 FirstMetaCLass 是一個元類。
可以看到,在這個元類的 __new__() 方法中,手動添加了一個 name 屬性和 say() 方法。這意味著,通過 FirstMetaClass 元類創建的類,會額外添加 name 屬性和 say() 方法。通過如下代碼,可以驗證這個結論:
可以看到,在創建類時,通過在標注父類的同時指定元類(格式為metaclass=元類名),則當 Python 解釋器在創建這該類時,FirstMetaClass 元類中的 __new__ 方法就會被調用,從而實現動態修改類屬性或者類方法的目的。
運行上面的程序,輸出結果為:
顯然,FirstMetaClass 元類的 __new__() 方法動態地為 Clanguage 類添加了 name 屬性和 say() 方法,因此,即便該類在定義時是空類,它也依然有 name 屬性和 say() 方法。
對于 MetaClass 元類,它多用于創建 API,因此我們幾乎不會使用到它。