元类的理解

回忆一下之前type的介绍

class Foo(object):
  
  
    def __init__(self,name):
        self.name = name
  
  
f = Foo("lxj")

print( type(f)) # 输出：<class '__main__.Foo'>     表示，obj 对象由Foo类创建
print( type(Foo)) # 输出：<type 'type'>              表示，Foo类对象由 type 类创建

　　可以得出f对象是Foo类的一个实例，Foo类是 type 类的一个实例，即：Foo类 是通过type类创建的实例。type就是一个类的类，我们也称为元类

 

由于元类是一个类的类，所以它被用来构造类（就像一个类用于构造对象一样）。但是等一下，我们不是创建一个具有标准类定义的类吗？当然，但是Python在底下做了什么：

当它看到一个类定义时，Python会执行它来收集字典中的属性（包括方法）。
当类定义结束时，Python确定类的元类。我们称之为Meta
最终，Python执行Meta（name，base，dct），其中：
Meta是元类，所以这个调用正在实例化它。
name是新创建的类的名称
base：类的基类的一个元组
dct将属性名称映射到对象，列出所有类的属性
我们如何确定一个类的元类？简单地说，如果一个类或它的一个基类有一个__metaclass__属性，它就被当作元类。否则，类型是元类。

当我们定义一个

class MyKlass(object):
  foo = 2

　　在这个例子中，没有__metaclass__属性，所以就用type代替，创建过程像下面这样

MyKlass = type(name, bases, dct)

　　如果metaclass被定义

class MyMeta():
    pass
class MyKlass(object,metaclass=MyMeta):  # python3写法

    foo = 2

　　创建过程就像这样

MyKlass = MyMeta(name, bases, dct)

　　

__new__ :当你想要控制一个新的对象的创建（在我们的例子中是类）

__init__ ：应该在创建新对象后控制新对象的初始化时执行。

MyKlass = MyMeta.__new__(MyMeta, name, bases, dct)
MyMeta.__init__(MyKlass, name, bases, dct)

　看个例子　

class MyMeta(type):
    def __new__(meta, name, bases, dct):
        print('-----------------------------------')
        print ("Allocating memory for class", name)
        print ("meta>>",meta)   #通过程序meta:<class '__main__.MyMeta'>
        print (bases)
        print (dct)


        return super(MyMeta, meta).__new__(meta, name, bases, dct)
    def __init__(cls, name, bases, dct):
        print ('-----------------------------------')
        print ("Initializing class", name)   
        print ("cls>>",cls)    #cls:<class '__main__.MyKlass'>
        print (bases)
        print (dct)

        super(MyMeta, cls).__init__(name, bases, dct)

class MyKlass(object,metaclass=MyMeta):
    # __metaclass__ = MyMeta

    def foo(self, param):
        pass

    barattr = 2

　　

 我们使用pycharm的debug模式来看下程序的运行顺序：

1、解释器从上到下执行，class MyMeat - __new__ - __init__ - class MyKclass -def foo -barattr  我的理解是依次获得函数或则属性的内存地址

2、检测到有metaclass字段，运行__new__ ,__init__

有调试结果得出来，当有metaclass字段时，当解释器编译完所有代码时，会回过头再执行metaclass指向的类中的__new__和__init__方法

用元类实现一个单例模式：

当我们创建一个类时，每次实例化都是一个新的内存地址，看代码

class Spam(object):
    def __init__(self):
        print("creating Spam")

s = Spam()
a =Spam()
print(s is a )
#结果为False

　再看用元类实现单例模式：

class Singleton(type):
    def __init__(cls,*args,**kwargs): #cls类
        print("Singleton __init__")
        print(cls,*args,*kwargs)
        cls.__instance = None
        super().__init__(*args,**kwargs)

    def __call__(cls, *args, **kwargs):

        print("Singleton __call__")
        print(cls)
        if cls.__instance is None: #判断实例是否被创建
            cls.__instance = super().__call__(*args,**kwargs)
            print(cls.__instance)
            return cls.__instance
        else:
            return cls.__instance

class Spam(metaclass=Singleton):
    def __init__(self,name):
        print("creating Spam name is ",name)
# sp= Singleton(1)
s = Spam('lxj')
a =Spam('sx')
print(s is a )

结果：
Singleton __init__
<class '__main__.Spam'> Spam () {'__module__': '__main__', '__init__': <function Spam.__init__ at 0x7fc0096ff8c8>, '__qualname__': 'Spam'}
Singleton __call__
<class '__main__.Spam'>
creating Spam name is  lxj
<__main__.Spam object at 0x7fc00970dcf8>
Singleton __call__
<class '__main__.Spam'>
True

　　

1、首先在实例化前，因为有metaclas存在，我们调用了__init__函数（参考上面的解释），把cls._instance置为None（即还未实例化），这里cls为Spam，为什么不用__new__方法，因为__new__方法中cls为Singleton。上面的知识点我们也知道__init__方法是用在控制新对象的初始化

2、在结果中我们看到，在我们实例化过程中，调用的是__call__,每实例话一次，就调用一次__call__方法，在call方法中对实例化进行控制

3、结果中我们看到a和s为指向同一内存地址

　

 

在学到django时再仔细深入https://github.com/inglesp/Metaclasses

https://stackoverflow.com/questions/100003/what-are-metaclasses-in-python