详细讲解Python中的元类及其用法-木庄网络博客

本文摘自php中文网，作者巴扎黑，侵删。

1、用元类验证子类

每当我们定义新类的时候，元类就会运行雅正代码，以确保这个新类符合规定的规范。
Python系统把子类的class语句处理完毕，就会调用元类的 __new__ 方法。元类可以通过 __new__ 方法，获取子类、孙子类的名称，父亲及属性。
这样使得我们不需要将验证代码放在本类 __init__ 方法中，等到构建对象再验证。

下例中，定义一个边数小于3的子类，class语句一结束，元类的验证代码就会拒绝这个class。

class ValidatePolygon(type):
    def __new__(meta, name, bases, class_dict):
        # Don't validate the abstract Polygon class
        if bases != (object,):
            if class_dict['sides'] < 3:
                raise ValueError('Polygons need 3+ sides')
        return type.__new__(meta, name, bases, class_dict)
 
class Polygon(object, metaclass=ValidatePolygon):
    sides = None  # Specified by subclasses
 
    @classmethod
    def interior_angles(cls):
        return (cls.sides - 2) * 180
 
class Triangle(Polygon):
    sides = 3
 
print(Triangle.interior_angles())

2、用元类注册子类

每次从基类中继承子类时，基类的元类都可以自动运行注册代码。
这在需要反向查找 ‘reverse lookup’ 时很有用，使得在简单标识符和对应的类之间，建立映射关系。
依然利用的是class语句执行完，自动调用元类的 __new__ 方法。

import json 
 
registry = {}
 
def register_class(target_class):
    registry[target_class.__name__] = target_class
 
def deserialize(data):
    params = json.loads(data)
    name = params['class']
    target_class = registry[name]
    return target_class(*params['args'])
 
 
class Meta(type):
    def __new__(meta, name, bases, class_dict):
        cls = type.__new__(meta, name, bases, class_dict)
        register_class(cls)
        return cls
 
 
class Serializable(object):
    def __init__(self, *args):
        self.args = args
 
    def serialize(self):
        return json.dumps({
            'class': self.__class__.__name__,
            'args': self.args,
        })
 
    def __repr__(self):
        return '%s(%s)' % (
            self.__class__.__name__,
            ', '.join(str(x) for x in self.args))
 
 
class RegisteredSerializable(Serializable, metaclass=Meta):
    pass
 
 
class Vector3D(RegisteredSerializable):
    def __init__(self, x, y, z):
        super().__init__(x, y, z)
        self.x, self.y, self.z = x, y, z
 
 
v3 = Vector3D(10, -7, 3)
print('Before:    ', v3)
data = v3.serialize()
print('Serialized:', data)
print('After:     ', deserialize(data))
 
print(registry)

3、用元类注解类的属性

使用元类像是在 class 语句上放置了挂钩，class语句处理完毕，挂钩就会立刻触发。
下列中借助元类设置了 Filed.name 和 Filed.name。

class Field(object):
    def __init__(self):
        # These will be assigned by the metaclass.
        self.name = None
        self.internal_name = None
         
    def __get__(self, instance, instance_type):
        if instance is None: return self
        return getattr(instance, self.internal_name, '')
 
    def __set__(self, instance, value):
        setattr(instance, self.internal_name, value)
 
 
class Meta(type):
    def __new__(meta, name, bases, class_dict):
        for key, value in class_dict.items():
            if isinstance(value, Field):
                value.name = key
                value.internal_name = '_' + key
        cls = type.__new__(meta, name, bases, class_dict)
        return cls
 
 
class DatabaseRow(object, metaclass=Meta):
    pass
 
 
class BetterCustomer(DatabaseRow):
    first_name = Field()
    last_name = Field()
    prefix = Field()
    suffix = Field()
 
 
foo = BetterCustomer()
print('Before:', repr(foo.first_name), foo.__dict__)
foo.first_name = 'Euler'
print('After: ', repr(foo.first_name), foo.__dict__)