到現(xiàn)在，我們已經知道元類是什么東東了。那么，從始至終我們還不知道元類到底有啥用。只是了解了一下元類。在了解它有啥用的時候，我們先來了解下怎么自定義元類。因為只有了解了怎么自定義才能更好的理解它的作用。

首先我們來了解下 __metaclass__ 屬性

metaclass，直譯為元類，簡單的解釋就是：

當我們定義了類以后，就可以根據這個類創(chuàng)建出實例，所以：先定義類，然后創(chuàng)建實例。

但是如果我們想創(chuàng)建出類呢？那就必須根據metaclass創(chuàng)建出類，所以：先定義metaclass，然后創(chuàng)建類。

連接起來就是：先定義metaclass，就可以創(chuàng)建類，最后創(chuàng)建實例。

所以，metaclass允許你創(chuàng)建類或者修改類。換句話說，你可以把類看成是metaclass創(chuàng)建出來的“實例”。

class MyObject(object):
    __metaclass__ = something…
[…]

如果是這樣寫的話，Python 就會用元類來創(chuàng)建類 MyObject。當你寫下 class MyObject(object)，但是類對象 MyObject 還沒有在內存中創(chuàng)建。Python 會在類的定義中尋找 __metaclass__ 屬性，如果找到了，Python 就會用它來創(chuàng)建類 MyObject，如果沒有找到，就會用內建的 type 函數(shù)來創(chuàng)建這個類。如果還不怎么理解，看下下面的流程圖：

再舉個實例：

class Foo(Bar):
    pass

它的判斷流程是怎樣的呢？

首先判斷 Foo 中是否有 __metaclass__ 這個屬性？如果有，Python 會在內存中通過 __metaclass__ 創(chuàng)建一個名字為 Foo 的類對象（注意，這里是類對象）。如果 Python 沒有找到__metaclass__ ，它會繼續(xù)在 Bar（父類）中尋找__metaclass__ 屬性，并嘗試做和前面同樣的操作。如果 Python在任何父類中都找不到 __metaclass__ ，它就會在模塊層次中去尋找 __metaclass__ ，并嘗試做同樣的操作。如果還是找不到`metaclass` ,Python 就會用內置的 type 來創(chuàng)建這個類對象。

其實 __metaclass__ 就是定義了 class 的行為。類似于 class 定義了 instance 的行為，metaclass 則定義了 class 的行為?？梢哉f，class 是 metaclass 的 instance。

現(xiàn)在，我們基本了解了 __metaclass__ 屬性，但是，也沒講過如何使用這個屬性，或者說這個屬性可以放些什么？

答案就是：可以創(chuàng)建一個類的東西。那么什么可以用來創(chuàng)建一個類呢？type，或者任何使用到 type 或者子類化 type 的東東都可以。

元類的主要目的就是為了當創(chuàng)建類時能夠自動地改變類。通常，你會為API 做這樣的事情，你希望可以創(chuàng)建符合當前上下文的類。假想一個很傻的例子，你決定在你的模塊里所有的類的屬性都應該是大寫形式。有好幾種方法可以辦到，但其中一種就是通過在模塊級別設定__metaclass__ 。采用這種方法，這個模塊中的所有類都會通過這個元類來創(chuàng)建，我們只需要告訴元類把所有的屬性都改成大寫形式就萬事大吉了。

幸運的是，__metaclass__ 實際上可以被任意調用，它并不需要是一個正式的類。所以，我們這里就先以一個簡單的函數(shù)作為例子開始。

# 元類會自動將你通常傳給‘type’的參數(shù)作為自己的參數(shù)傳入
def upper_attr(future_class_name, future_class_parents, future_class_attr):
    '''返回一個類對象，將屬性都轉為大寫形式'''
    #  選擇所有不以'__'開頭的屬性
    attrs = ((name, value) for name, value in future_class_attr.items() if not name.startswith('__'))

# 將它們轉為大寫形式
uppercase_attr = dict((name.upper(), value) for name, value in attrs)

# 通過'type'來做類對象的創(chuàng)建
return type(future_class_name, future_class_parents, uppercase_attr)

__metaclass__ = upper_attr  
#  這會作用到這個模塊中的所有類

class Foo(object):
    # 我們也可以只在這里定義__metaclass__，這樣就只會作用于這個類中
    bar = 'bip'

print hasattr(Foo, 'bar')
# 輸出: False
print hasattr(Foo, 'BAR')
# 輸出:True

f = Foo()
print f.BAR
# 輸出:'bip'

用 class 當做元類的做法：

# 請記住，'type'實際上是一個類，就像'str'和'int'一樣
# 所以，你可以從type繼承
class UpperAttrMetaClass(type):
    # __new__ 是在__init__之前被調用的特殊方法
    # __new__是用來創(chuàng)建對象并返回之的方法
    # 而__init__只是用來將傳入的參數(shù)初始化給對象
    # 你很少用到__new__，除非你希望能夠控制對象的創(chuàng)建
    # 這里，創(chuàng)建的對象是類，我們希望能夠自定義它，所以我們這里改寫__new__
    # 如果你希望的話，你也可以在__init__中做些事情
    # 還有一些高級的用法會涉及到改寫__call__特殊方法，但是我們這里不用
    def __new__(upperattr_metaclass, future_class_name, future_class_parents, future_class_attr):
        attrs = ((name, value) for name, value in future_class_attr.items() if not name.startswith('__'))
        uppercase_attr = dict((name.upper(), value) for name, value in attrs)
        return type(future_class_name, future_class_parents, uppercase_attr)

但是，這種方式其實不是 OOP。我們直接調用了 type，而且我們沒有改寫父類的 __new__ 方法?，F(xiàn)在讓我們這樣去處理:

class UpperAttrMetaclass(type):
    def __new__(upperattr_metaclass, future_class_name, future_class_parents, future_class_attr):
        attrs = ((name, value) for name, value in future_class_attr.items() if not name.startswith('__'))
        uppercase_attr = dict((name.upper(), value) for name, value in attrs)

        # 復用type.__new__方法
        # 這就是基本的OOP編程，沒什么魔法
        return type.__new__(upperattr_metaclass, future_class_name, future_class_parents, uppercase_attr)

你可能已經注意到了有個額外的參數(shù) upperattr_metaclass ，這并沒有什么特別的。類方法的第一個參數(shù)總是表示當前的實例，就像在普通的類方法中的 self 參數(shù)一樣。當然了，為了清晰起見，這里的名字我起的比較長。但是就像 self 一樣，所有的參數(shù)都有它們的傳統(tǒng)名稱。因此，在真實的產品代碼中一個元類應該是像這樣的：

class UpperAttrMetaclass(type):
    def __new__(cls, name, bases, dct):
        attrs = ((name, value) for name, value in dct.items() if not name.startswith('__')
        uppercase_attr  = dict((name.upper(), value) for name, value in attrs)
        return type.__new__(cls, name, bases, uppercase_attr)

如果使用 super 方法的話，我們還可以使它變得更清晰一些，這會緩解繼承（是的，你可以擁有元類，從元類繼承，從 type 繼承）

class UpperAttrMetaclass(type):
    def __new__(cls, name, bases, dct):
        attrs = ((name, value) for name, value in dct.items() if not name.startswith('__'))
        uppercase_attr = dict((name.upper(), value) for name, value in attrs)
        return super(UpperAttrMetaclass, cls).__new__(cls, name, bases, uppercase_attr)

通常我們都會使用元類去做一些晦澀的事情，依賴于自省，控制繼承等等。確實，用元類來搞些“黑暗魔法”是特別有用的，因而會搞出些復雜的東西來。但就元類本身而言，它們其實是很簡單的：

• 攔截類的創(chuàng)建
• 修改類
• 返回修改之后的類