1.什么是类
在理解元类之前，我们必须先掌握Python中的类(class)。
和大多数语言一样，Python中的类知识用来描述如何“生成一个对象”：
![]()
但是，在Python中，类不仅能用来描述如何生成一个对象，类本身也是对象。
在你使用关键词 class 的时候，Python就会执行它，并创建一个对象。
>>> class ObjectCreator(object):... pass...
上述指令在内存中创建了一个“ObjectiveCreator”的对象。
这个对象（类）本身具有创建对象（实例）的能力，因此它也是一个类。你可以对它做以下操作：
1.将其分配给变量
2.复制它
3.为其添加属性
4.将其作为函数参数传递
例如：
![]()
2.动态创建类
由于类是对象，因此你可以像创建任何对象（数组、字典等）一样，随时随地创建类。
你甚至可以在函数里创建类：
![]()
但是，这样的类并不是很动态，因为你必须自己编写整个类。
使用class关键字时，Python会帮你自动创建此对象，但是，Python同样也提供了一种手动创建的方法，那就是type函数。
>>> print(type(1))<type 'int'>>>> print(type("1"))<type 'str'>>>> print(type(ObjectCreator))<type 'type'>>>> print(type(ObjectCreator()))<class '__main__.ObjectCreator'>
type函数最经典的用法是返回对象的类型。但是很少人知道，它还能接受参数并手动创建类。
其中
name: 类名
bases: 元组，父类名
attrs: 字典，类属性值
因此你可以这样手动创建类：
>>> MyShinyClass = type('MyShinyClass', (), {}) >>> print(MyShinyClass)<class '__main__.MyShinyClass'>>>> print(MyShinyClass()) <__main__.MyShinyClass object at 0x8997cec>
如果你想给它赋予属性，可以这样玩：
>>> class Foo(object):... bar = True
等同于
>>> Foo = type('Foo', (), {'bar':True})
用来继承也是可以的：
>>> FooChild = type('FooChild', (Foo,), {})>>> print(FooChild)<class '__main__.FooChild'>>>> print(FooChild.bar) True
可见通过 type() 函数创建的类和直接写class是完全一样的。
因为Python解释器遇到class定义时，仅仅是扫描一下class定义的语法，然后调用 type() 函数创建出class。
正常情况下，我们用class来定义类，但是，type()函数也允许我们动态创建类，也就是说，动态语言本身支持运行期动态创建类，这和静态语言有非常大的不同。
Python是通过什么做到这一切的？那就是元类。
3.什么是元类
元类就是用于创建类的“东西”。
你定义类是为了创建对象，Python中所有的类都是对象。元类是用于创建这些对象的。可以看这个例子：
MyClass = MetaClass()my_object = MyClass()
这有点像套娃。这段代码转化为type就是这样的：
MyClass = type('MyClass', (), {})
因此，我们可以得到一个基本事实，type 本身就是一个元类。
其实，就是 type 在幕后创建了Python中所有的类。
通过检查__class__属性，你会看到Python中，一切对象都是基于 type 的：
>>> age = 35>>> age.__class__<type 'int'>>>> name = 'bob'>>> name.__class__<type 'str'>>>> def foo(): pass>>> foo.__class__<type 'function'>>>> class Bar(object): pass>>> b = Bar()>>> b.__class__<class '__main__.Bar'>
那么，有个有趣的问题,__class__的__class__是什么呢？
>>> age.__class__.__class__<type 'type'>>>> name.__class__.__class__<type 'type'>>>> foo.__class__.__class__<type 'type'>>>> b.__class__.__class__<type 'type'>
因此，元类只是创建类对象的东西，如果愿意，可以将其称为“类的工厂”。
type 是Python使用的内置元类。不过，你可以创建自己的元类。
3.1 __metaclass__属性
在Python 2中，可以在编写类时添加属性__metaclass__，使用某个元类来创建该类：
class Foo(object): __metaclass__ = something... [...]
不过要小心的是，你虽然先写了 class Foo(object)，但Foo这个对象尚未被创建，Python将先寻找__metaclass__类，找到后用它来创建Foo类。
如果没有这个__metaclass__类，它将使用 type 来创建类。
因此，类创建的流程是这样的：
1.创建的类中有__metaclass__元类属性吗？
2.如果有，那就用__metaclass__给该类在内存中创建一个类对象。
3.如果Python找不到__metaclass__，它将在MODULE级别查找__metaclass__属性 。
4.如果还是没有，那就使用父类的元类来创建类对象。
现在的问题就是，你可以在__metaclass__中放置些什么代码呢？
答案就是：可以创建一个类的东西。那么什么可以用来创建一个类呢？type，或者任何继承或使用它的东西。
3.2 Python 3中的元类
设置元类的语法在Python3已改为：
class Foo(object, metaclass=something): ...
即不再使用__metaclass__属性，而是在基类参数列表中引入关键字参数。
不过元类的基本工作方式不变。在Python3中，你可以将属性作为关键字参数传递给元类：
class Foo(object, metaclass=something, kwarg1=value1, kwarg2=value2): ...
4.为什么需要元类
元类最主要的一个应用方向是创建API，一个最著名的应用是Django ORM，比如：
class Person(models.Model): name = models.CharField(max_length=30) age = models.IntegerField()
当你这样访问属性的时候：
person = Person(name='bob', age='35')print(person.age)
它并不会返回models.IntegerField，而是返回了一个整形的数字。
这是因为models.Model引用了一个ModelBase类，该类随后进行了魔术般地操作，使其能够与数据库字段进行挂钩。
这就是元类的作用，Django通过它，完成了系列复杂的幕后工作，将原本非常复杂的事情变得非常简单。
本文翻译自stackoverflow，有部分优化修改:
https://stackoverflow.com/questions/100003/what-are-metaclasses-in-python
Python实用宝典 (pythondict.com)
不只是一个宝典
欢迎关注公众号：Python实用宝典
