python当中的metaclass

简单介绍

python中对象也是类，类作为一种特别的对象存在，特别之处就在于可以作为一个模板来生成对象（所有的类都是），暂且把python中的类称为类对象，类对象使用class定义。
除了class定义，我们也可以用type来创建一个类。

type(class_name, base_class, attrs)
# example
NewClass = type("NewCls", (), {"name":"bob"})
a = NewClass()
a.name
我们用type成功生成了一个类，他的意义在于，我可以在程序运行的过程中，使用代码动态的去定义一个类（*区别于那种传统的先用class定义完你用的类，然后实例化使用的方式*）

既然使用type可以动态创建类，代码种可能就会存在这样一种情况
cls = {"Ncls"：{"bases":(), "attrs":{}}} (格式举例) cls_list = [] for k, v in cls_dict: new_cls = type(k, v["bases"], v["attrs"]) cls_list.append(new_lcs)
这里使用type，将一个字典或者列表，动态的转化生成一个类数组

metaclasss有什么用？type可以创建类，如果存在一个方法，返回一个type动态创建的类，在使用class定义类的时候，把这个方法赋值给metaclass，就可以实现动态的改变class的定义。代码说明一切，这里用py3语法。

def upper_attr(class_name, class_parents, class_attr):attrs = ((name, value)for name, value in class_attr.items() if not name.startswith('__'))uppercase_attrs = dict((name.upper(), value) for name, value in attrs)return type(class_name, class_parents, uppercase_attrs)class NewCls(metaclass=upper_attr):name = "lanix"sex = "male"
NewCls.NAME # lanix
NewCls.name    # AttributeError: type object 'NewCls' has no attribute 'name'

很明显，类定义时通过一个metaclass可以把定义的attrs中的属性key，全部变为大写， metaclass除了可以接受一个函数，也可以介绍一个type作为基类的类。类如

class UpperAttrMetaClass(type):def __new__(mcs, class_name, class_parents, class_attr):attrs = ((name, value) for name, value in class_attr.items() if not name.startswith('__'))uppercase_attrs = dict((name.upper(), value) for name, value in attrs)return super(UpperAttrMetaClass, mcs).__new__(mcs, class_name, class_parents, uppercase_attrs)class NewCls(metaclass=UpperAttrMetaClass):name = "lanix"sex = "male"

两者可以实现同样的效果

py2/3版本中的差别。网上搜索到的很多文章都是错的，这真让我崩溃

在py2中，使用元类（metaclass）可以这么写，很多介绍metaclass的文章都是这样介绍的，而且当__metaclass__ = MyMetaClass 跟类定义同级别时，会成为所有同级别的类的元类。

class NewClass:__metaclass__ = MyMetaClass

但是在py3版本中，并不支持__metaclass__的写法，应该

class NewClass(metaclass=MyMetaClass):pass

一个简单的使用案例

比如在游戏开发中，要定义一个角色，它大概有几种动作（状态

最简单的方式可以

class BadMan:def __init__(self, name):self.name = nameself.state = ''def run(self):print(f'{self.name} is runing!')self.state = "run"def fight(self):print(f'{self.name} is fighting')self.state = "fight"b = BadMan("bob")
b.run()

定义都是固定不变的，不够灵活 ,也不够优雅。这里有一个使用metaclass的例子，可以使用metaclass写一个fsm。

class Action(object):def __init__(self, act_desc):self.desc = act_descclass ManMeta(type):def __new__(cls, name, bases, attrs):actives = {}for k, v in attrs.items():if isinstance(v, Action):cls.add_action(actives, k, v)attrs.update(actives)return type.__new__(cls, name, bases, attrs)@classmethoddef add_action(cls, action_dict, active_name, action_obj):def active(self):self.state = active_nameprint(action_obj.desc)action_dict[active_name] = activeclass Hero(object, metaclass=ManMeta):walk = Action("from on place to another")fight = Action("use weapon to fight")die = Action("your hero is dying now")sleep = Action("fall asleep")def __init__(self):self.state = ""

这里首先定义了一个Active动作类，用来描述各种动作，
随后定义了一个metaclass，并使用这个metaclass 改变了Hero的创建过程，Hero.walk 定义中是一个 Action 实例，在ManMeta中，对这个walk这个属性进行了修改，变为一个类方法的定义函数，经过这一步神奇的转换之后。

z = Hero()
z.fight()      # use weapon to fight
z.state       # 'fight'

(给Action对象添加一个__call__(self) 也可以实现fight()调用，这里为了解释metaclass, 我们并不关心这些）

metaclass最成功的案例可以百度python orm 实现，metaclass最重要的是提供了一种灵活的类定义的方式。