python 中的元类

看一个项目的源码的时候，看到了这句，class xxx(six.with_metaclass(ABCMeta, xxx)):对其中的with_metaclass不甚理解，学习一番后，原来是涉及到了python中的高级知识：元类，学习后遂作记录。

什么是元类

首先说，元类是创建类的类。python 中一切皆对象，那么类同样也是对象，可以说，类是其元类的实例对象。所有元类的祖宗是 type，只有 type 及其子类才能作为元类。要想看一个对象的元类，可以通过 type() 和 obj.__class__ 查看：

如何创建类

既然类是其元类的实例对象，那么类的创建除了写 class 关键字，还可以通过 meta(classname,(parentclass,),{attr}) 来实例化元类的方式创建。另外，如果一个类 A 由其元类 B 创建，类 C 继承类 A，那么类 C 也是由元类B创建。也就是说：某个类的元类为A，那么该类及其子类都是由元类A创建。而元类是继承 type 的，因此还可以通过 type(classname,(parentclass,),{attr}) 创建。总结以上可得，类的三种创建方法：

1. 通过 class 关键字创建
2. 通过 meta(classname,(parentclass,),{attr}) 创建
3. 通过 type(classname,(parentclass,),{attr}) 创建

其中元组（）中传递的是该类继承的父类，字典 {} 传递的是类的属性或方法

以上可以看到 A，B，C 都是 class 类型。类A中通过 metaclass 指定了 MyType 是 A 的元类。

实例的构造过程

一个实例是怎么被类创建出来的呢？先说结论：

类到实例经历了2个过程：

1. 执行类的 __new__ 方法，返回一个空的对象
2. 执行类的 __init__ 方法，对对象进行参数的初始化，后返回该对象

因此可以说 __new__ 这个魔法方法是个构造方法，而__init__ 方法是个初始化方法。

另外看一下 __call__ 方法，一个对象要想是可调用的，必须实现 __call__ 方法，或者说实现了__call__ 方法的对象都是可调用的。如果一个对象中实现了__call__方法，那么这个实例就可以调用。

但是要注意调用的时机。第一个 A() 只是实例化对象的操作，a() 才算是对实例的调用。
知道了以上3个魔法方法以后，再看看类到实例经历了那些过程。

可以看到依次执行了 __new__ 方法，__init__ 方法和 __call__ 方法。其中，定义 class A 相当于实例化了 MyType，实例化A() 就相当于调用了 Mytype 实例（也就是类A），因此触发了 Mytype 的__call__方法。

如果 __new__ 方法，__init__ 方法不返回最终得到的类就是 NoneType，可以去掉 return 重写 __new__ 方法，__init__ 方法自行验证。

with_metaclass是什么意思

先说结论：with_metaclass 是个函数，返回临时类，这个临时类由元类创建，同时又是新类的父类。
这么比较难懂，看代码。
首先看下 with_metaclass 的源码，做了些什么事情。

进一步地，代码可以简化为

以上执行 __new__ 实际就是对相应的类实例化操作。可以看到with_metaclass函数最终就是返回了 metaclass 元类的实例（也就是类），并且名字叫 temporary_class，那么 metaclass 实例化是什么呢，也就是说 metaclass 执行 __new__ 返回什么呢？因此以上代码可以继续简化为

使用 with_metaclass 创建类的代码如下

如果将A 中调用 with_metaclass 的参数带入进去就是

可以看到，其实就是使用 Mytype 元类创建了一个临时类 temporary_class，A 继承了 temporary_class，根据某个类的元类为A，那么该类及其子类都是由元类A创建，那么类A实际上也是由 Mytype 创建。这就是 with_metaclass 的作用。

那么使用 metaclass 和 with_metaclass 有什么区别？本质上没有什么区别，只是写法上稍有不同。

元类有什么用

通常是对定义的类有特殊要求的时候会用到，常见于框架中。
比如要求类中的属性不能以 test 开头，就可以这样写。

最后，ABCMeta 是抽象元类，他继承 type ，如果元类不指明继承自ABCMeta，就会默认继承 type，创造的就不是抽象类了（抽象类是不能实例化的）。然后 type 是继承 object 的，object 真的是一切对象的大 boss。

看下源码，以证以上。

type 继承 object

或者