Python 中最黑魔法、最难懂的概念

最近在看一个开源框架的源码，其中大量使用了 metaclass 方法。这个概念非常抽象，本文我就以一个有趣实例，用更简洁和通畅的方式来理解它。

元类 ( metaclass )应该是 Python 中最黑魔法、最难懂的概念之一，它提供了创造新类型的能力，为程序设计带来更多可能性。不少功能强大的开发框架，内部实现离不开 metaclass 的魔法。

Class

面向对象编程最重要的概念就是类（Class）和实例（Instance），我们先来创建一个 Lxs 的类，它有两个基本功 sing 和 dance ，lxs 是这个类的实例：

class Lxs(object): 
    def __init__(self, name, duration):
        self.name = name
        self.duration = duration
        print('%s practiced %s years' % (self.name, self.duration))
    def sing(self):
        print('%s good at singing' % self.name)

    def dance(self):
        print('%s good at dancing' % self.name)

lxs = Lxs('laohu',1.5)
lxs.sing()
lxs.dance()

练习时常1年半的老胡擅长唱和跳
恩，针不戳!

laohu practiced 1.5 years
laohu good at singing
laohu good at dancing

再来用__class__属性或type()看看 Lxs 和 lxs 分别是谁创建的

print(lxs.__class__)
print(Lxs.__class__)

lxs 是 Lxs 的实例，它创建自 Lxs ，这很容易理解。

我们 Lxs 类是 type 创建的？

<class '__main__.Lxs'>
<class 'type'>

一切对象都来自 type

先说结论：type 可以动态创建 类（class） ,对象是类（class）的实例，类（class）也是对象，是 type 的实例。type 为对象的顶点，所有对象都创建自 type 。

当使用 type 创建 class 时，其用法如下：

class = type(classname, superclasses, attributedict)
'''
classname：类名
superclasses：类的继承关系，用元组表示
attributedict:表示各种属性、方法,用字典表示
'''

继续上例，先定义__init__,sing 和 dance ,然后用 type 可以创建和上面完全一样的类：

Lxs = type('Lxs', (object,), dict( __init__= __init__,sing=sing,dance=dance))
lxs = Lxs('laohu',1)
lxs.sing()
print(lxs.__class__)
print(Lxs.__class__)

这里不得不提一下__call__这个属性
此方法会在实例作为一个函数被“调用”时被调用
这里等号右边的type(classname, superclasses, attributedict)，就是 type 的__call__运算符重载，它会进一步调用：

type.__new__(typeclass, classname, superclasses, attributedict)
type.__init__(class, classname, superclasses, attributedict)
# 这一部分我们以后有空再细品

总结一下：type 实际上是 Python 创建所有 class 的 metaclass。

metaclass

除了使用type()动态创建类以外，要控制类的创建行为，还可以使用metaclass。

先定义metaclass，就可以创建类，最后创建实例。

一句话：metaclass 是 type 的子类，是类的模板

metaclass 的主要目的是在 class 被创建的时候对生成的 class 进行自动的动态修改。

举个例子：像老胡就只会 sing 和 dance，有人还会rap,有人会说相声，我们定义很多的 class ，有一天，一个男人横空出世，他会打篮球！然后，所有的练习生也都学会了篮球，这可怎么修改？

metaclass 就可以施展魔法了

class LxsMetaclass(type):
    def __new__(cls, cls_name, bases, attrs):
        def basketball(self):
            print('%s good at basketball' % self.name)
        attrs['basketball'] = basketball
        return super(LxsMetaclass, cls).__new__(cls, cls_name, bases, attrs)

它指示Python解释器在创建 LxsMetaclass 时，要通过LxsMetaclass.new()来创建，在此，我们可以修改类的定义，比如，加上新的方法basketball（），然后，返回修改后的定义。

我们用 LxsMetaclass 这个模板创建类：

class Cxk(object, metaclass=LxsMetaclass):
    def __init__(self, name, duration):
        self.name = name
        self.duration = duration
        print('%s practiced %s years' % (self.name, self.duration))
    
    def sing(self):
        print('%s good at singing' % self.name)
    
    def dance(self):
        print('%s good at  dancing' % self.name)
    
    def rap(self):
        print('%s good at  rap' % self.name)

    
cxk = Cxk('cxk',2.5)
cxk.basketball()

运行结果如下，秀？

cxk practiced 2.5 years
cxk good at basketball

不过metaclass的作用肯定不限于此，举个例子，也算是个思考题，大家品一品。

比如 laohu 化身 xck 的粉丝,打着学篮球的幌子学 sing、dance和rap  ：

class Funs(Cxk):
    def basketball(self):
        print('%s good at  singing&dancing&rap' % self.name)


fans = Funs('laohu',0.5)
fans.basketball()

运行结果会是什么呢？

laohu practiced 0.5 years
laohu good at basketball

laohu 真的就只学会了篮球。。。

这是为何呢？且听下回分解。

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