¿Qué son las metaclases en Python?

Question

¿Qué son las metaclases y para qué las usamos?

Answer 1

Una metaclase es la clase de una clase.Una clase define cómo una instancia de la clase (es decir,un objeto) se comporta mientras que una metaclase define cómo se comporta una clase.Una clase es una instancia de una metaclase.

Mientras que en Python puedes usar invocables arbitrarios para metaclases (como Jerub muestra), el mejor enfoque es convertirlo en una clase real en sí misma. type es la metaclase habitual en Python. type Es en sí misma una clase y es su propio tipo.No podrás recrear algo como type puramente en Python, pero Python hace un poco de trampa.Para crear tu propia metaclase en Python, realmente solo quieres crear una subclase type.

Una metaclase se utiliza más comúnmente como fábrica de clases.Cuando crea un objeto llamando a la clase, Python crea una nueva clase (cuando ejecuta la declaración 'clase') llamando a la metaclase.Combinado con lo normal __init__ y __new__ Por lo tanto, las metaclases le permiten hacer "cosas adicionales" al crear una clase, como registrar la nueva clase en algún registro o reemplazar la clase con algo completamente diferente.

Cuando el class Se ejecuta la declaración, Python primero ejecuta el cuerpo de la class declaración como un bloque de código normal.El espacio de nombres resultante (un dict) contiene los atributos de la futura clase.La metaclase se determina observando las clases base de la futura clase (las metaclases se heredan), en el __metaclass__ atributo de la futura clase (si la hay) o del __metaclass__ variable global.Luego se llama a la metaclase con el nombre, las bases y los atributos de la clase para crear una instancia.

Sin embargo, las metaclases en realidad definen el tipo de una clase, no sólo una fábrica, por lo que puedes hacer mucho más con ellos.Puedes, por ejemplo, definir métodos normales en la metaclase.Estos métodos de metaclase son como métodos de clase en el sentido de que se pueden invocar en la clase sin una instancia, pero tampoco son como métodos de clase en que no se pueden invocar en una instancia de la clase. type.__subclasses__() es un ejemplo de un método en el type metaclase.También puedes definir los métodos 'mágicos' normales, como __add__, __iter__ y __getattr__, para implementar o cambiar el comportamiento de la clase.

Aquí hay un ejemplo agregado de los fragmentos:

def make_hook(f):
    """Decorator to turn 'foo' method into '__foo__'"""
    f.is_hook = 1
    return f

class MyType(type):
    def __new__(mcls, name, bases, attrs):

        if name.startswith('None'):
            return None

        # Go over attributes and see if they should be renamed.
        newattrs = {}
        for attrname, attrvalue in attrs.iteritems():
            if getattr(attrvalue, 'is_hook', 0):
                newattrs['__%s__' % attrname] = attrvalue
            else:
                newattrs[attrname] = attrvalue

        return super(MyType, mcls).__new__(mcls, name, bases, newattrs)

    def __init__(self, name, bases, attrs):
        super(MyType, self).__init__(name, bases, attrs)

        # classregistry.register(self, self.interfaces)
        print "Would register class %s now." % self

    def __add__(self, other):
        class AutoClass(self, other):
            pass
        return AutoClass
        # Alternatively, to autogenerate the classname as well as the class:
        # return type(self.__name__ + other.__name__, (self, other), {})

    def unregister(self):
        # classregistry.unregister(self)
        print "Would unregister class %s now." % self

class MyObject:
    __metaclass__ = MyType


class NoneSample(MyObject):
    pass

# Will print "NoneType None"
print type(NoneSample), repr(NoneSample)

class Example(MyObject):
    def __init__(self, value):
        self.value = value
    @make_hook
    def add(self, other):
        return self.__class__(self.value + other.value)

# Will unregister the class
Example.unregister()

inst = Example(10)
# Will fail with an AttributeError
#inst.unregister()

print inst + inst
class Sibling(MyObject):
    pass

ExampleSibling = Example + Sibling
# ExampleSibling is now a subclass of both Example and Sibling (with no
# content of its own) although it will believe it's called 'AutoClass'
print ExampleSibling
print ExampleSibling.__mro__

Answer 2

Clases como objetos

Antes de comprender las metaclases, es necesario dominar las clases en Python.Y Python tiene una idea muy peculiar de lo que son las clases, tomada del lenguaje Smalltalk.

En la mayoría de los lenguajes, las clases son simplemente fragmentos de código que describen cómo producir un objeto.Eso también es cierto en Python:

>>> class ObjectCreator(object):
...       pass
...

>>> my_object = ObjectCreator()
>>> print(my_object)
<__main__.ObjectCreator object at 0x8974f2c>

Pero las clases son más que eso en Python.Las clases también son objetos.

Sí, objetos.

Tan pronto como utilices la palabra clave class, Python lo ejecuta y crea un objeto.La instrucción

>>> class ObjectCreator(object):
...       pass
...

crea en memoria un objeto con el nombre "ObjectCreator".

Este objeto (la clase) es en sí mismo capaz de crear objetos (las instancias), y es por eso que es una clase.

Pero aún así, es un objeto y por lo tanto:

• puedes asignarlo a una variable
• puedes copiarlo
• puedes agregarle atributos
• puedes pasarlo como parámetro de función

p.ej.:

>>> print(ObjectCreator) # you can print a class because it's an object
<class '__main__.ObjectCreator'>
>>> def echo(o):
...       print(o)
...
>>> echo(ObjectCreator) # you can pass a class as a parameter
<class '__main__.ObjectCreator'>
>>> print(hasattr(ObjectCreator, 'new_attribute'))
False
>>> ObjectCreator.new_attribute = 'foo' # you can add attributes to a class
>>> print(hasattr(ObjectCreator, 'new_attribute'))
True
>>> print(ObjectCreator.new_attribute)
foo
>>> ObjectCreatorMirror = ObjectCreator # you can assign a class to a variable
>>> print(ObjectCreatorMirror.new_attribute)
foo
>>> print(ObjectCreatorMirror())
<__main__.ObjectCreator object at 0x8997b4c>

Creando clases dinámicamente

Dado que las clases son objetos, puedes crearlas sobre la marcha, como cualquier objeto.

Primero, puedes crear una clase en una función usando class:

>>> def choose_class(name):
...     if name == 'foo':
...         class Foo(object):
...             pass
...         return Foo # return the class, not an instance
...     else:
...         class Bar(object):
...             pass
...         return Bar
...
>>> MyClass = choose_class('foo')
>>> print(MyClass) # the function returns a class, not an instance
<class '__main__.Foo'>
>>> print(MyClass()) # you can create an object from this class
<__main__.Foo object at 0x89c6d4c>

Pero no es tan dinámico, ya que todavía tienes que escribir toda la clase tú mismo.

Como las clases son objetos, deben ser generadas por algo.

Cuando usas el class palabra clave, Python crea este objeto automáticamente.Pero como con la mayoría de las cosas en Python, te da una forma de hacerlo manualmente.

Recuerda la función type?La buena función antigua que le permite saber qué tipo es un objeto:

>>> print(type(1))
<type 'int'>
>>> print(type("1"))
<type 'str'>
>>> print(type(ObjectCreator))
<type 'type'>
>>> print(type(ObjectCreator()))
<class '__main__.ObjectCreator'>

Bien, type tiene una habilidad completamente diferente, también puede crear clases sobre la marcha. type Puede tomar la descripción de una clase como parámetros y devolver una clase.

(Lo sé, es una tontería que una misma función pueda tener dos usos completamente diferentes según los parámetros que le pases.Es un problema debido a la compatibilidad con versiones anteriores en Python)

type funciona de esta manera:

type(name of the class,
     tuple of the parent class (for inheritance, can be empty),
     dictionary containing attributes names and values)

p.ej.:

>>> class MyShinyClass(object):
...       pass

se puede crear manualmente de esta manera:

>>> MyShinyClass = type('MyShinyClass', (), {}) # returns a class object
>>> print(MyShinyClass)
<class '__main__.MyShinyClass'>
>>> print(MyShinyClass()) # create an instance with the class
<__main__.MyShinyClass object at 0x8997cec>

Notará que usamos "MyshinClass" como el nombre de la clase y como la variable para mantener la referencia de la clase.Pueden ser diferentes, pero no hay razón para complicar las cosas.

type Acepta un diccionario para definir los atributos de la clase.Entonces:

>>> class Foo(object):
...       bar = True

Se puede traducir a:

>>> Foo = type('Foo', (), {'bar':True})

Y usado como una clase normal:

>>> print(Foo)
<class '__main__.Foo'>
>>> print(Foo.bar)
True
>>> f = Foo()
>>> print(f)
<__main__.Foo object at 0x8a9b84c>
>>> print(f.bar)
True

Y por supuesto, puedes heredar de él, así que:

>>>   class FooChild(Foo):
...         pass

sería:

>>> FooChild = type('FooChild', (Foo,), {})
>>> print(FooChild)
<class '__main__.FooChild'>
>>> print(FooChild.bar) # bar is inherited from Foo
True

Con el tiempo querrás agregar métodos a tu clase.Simplemente defina una función con la firma adecuada y asigna como atributo.

>>> def echo_bar(self):
...       print(self.bar)
...
>>> FooChild = type('FooChild', (Foo,), {'echo_bar': echo_bar})
>>> hasattr(Foo, 'echo_bar')
False
>>> hasattr(FooChild, 'echo_bar')
True
>>> my_foo = FooChild()
>>> my_foo.echo_bar()
True

Y puede agregar aún más métodos después de crear dinámicamente la clase, tal como agregar métodos a un objeto de clase creado normalmente.

>>> def echo_bar_more(self):
...       print('yet another method')
...
>>> FooChild.echo_bar_more = echo_bar_more
>>> hasattr(FooChild, 'echo_bar_more')
True

Ya ves hacia dónde vamos:En Python, las clases son objetos y puedes crear una clase sobre la marcha, de forma dinámica.

Esto es lo que hace Python cuando usas la palabra clave class, y lo hace mediante el uso de una metaclase.

¿Qué son las metaclases (por fin)?

Las metaclases son las "cosas" que crean clases.

Defines clases para crear objetos, ¿verdad?

Pero aprendimos que las clases de Python son objetos.

Bueno, las metaclases son las que crean estos objetos.Son las clases de las clases, puedes imaginarlas de esta manera:

MyClass = MetaClass()
my_object = MyClass()

Has visto eso type te permite hacer algo como esto:

MyClass = type('MyClass', (), {})

Es porque la función type es de hecho una metaclase. type ¿El Metaclass Python usa para crear todas las clases detrás de escena?

Ahora te preguntas por qué diablos está escrito en minúsculas y no Type?

Bueno, supongo que es una cuestión de coherencia con str, la clase que crea objetos de cadena, y int la clase que crea objetos enteros. type es solo la clase que crea objetos de clase.

Lo verás marcando el __class__ atributo.

Todo, y me refiero a todo, es un objeto en Python.Eso incluye INTS, cadenas, funciones y clases.Todos ellos son objetos.Y todos ellos han sido creados a partir de una clase:

>>> 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'>

Ahora bien, ¿cuál es la __class__ de cualquier __class__ ?

>>> age.__class__.__class__
<type 'type'>
>>> name.__class__.__class__
<type 'type'>
>>> foo.__class__.__class__
<type 'type'>
>>> b.__class__.__class__
<type 'type'>

Entonces, una metaclase es simplemente lo que crea objetos de clase.

Puedes llamarlo "fábrica de clases" si lo deseas.

type Es el usos de Python Metaclase incorporados, pero, por supuesto, puede crear su propio metaclase.

El __metaclass__ atributo

En Python 2, puedes agregar un __metaclass__ atributo cuando escribe una clase (consulte la siguiente sección para conocer la sintaxis de Python 3):

class Foo(object):
    __metaclass__ = something...
    [...]

Si lo hace, Python usará la metaclase para crear la clase. Foo.

Cuidado, es complicado.

Usted escribe class Foo(object) primero, pero el objeto de clase Foo Todavía no se crea en la memoria.

Python buscará __metaclass__ en la definición de clase.Si lo encuentra, lo usará para crear la clase de objeto Foo.Si no es así, utilizarátype para crear la clase.

Léelo varias veces.

Cuando tu lo hagas:

class Foo(Bar):
    pass

Python hace lo siguiente:

Hay una __metaclass__ atributo en Foo?

Si es así, crea en memoria un objeto de clase (dije objeto de clase, quédate conmigo aquí), con el nombre Foo usando lo que hay en __metaclass__.

Si Python no puede encontrar __metaclass__, buscará un __metaclass__ en el nivel de MÓDULO, e intente hacer lo mismo (pero sólo para las clases que no heredan nada, básicamente clases de estilo antiguo).

Entonces si no puede encontrar ninguno __metaclass__ en absoluto, utilizará el BarLa propia metaclase de (el primer padre) (que podría ser la predeterminada). type) para crear el objeto de clase.

Tenga cuidado aquí que el __metaclass__ El atributo no se heredará, la metaclase del padre (Bar.__class__) será.Si Bar uso un __metaclass__ atributo que creó Bar con type() (y no type.__new__()), las subclases no heredarán ese comportamiento.

Ahora la gran pregunta es ¿qué puedes poner? __metaclass__ ?

La respuesta es:algo que pueda crear una clase.

¿Y qué puede crear una clase? type, o cualquier cosa que lo subclase o lo use.

Metaclases en Python 3

La sintaxis para configurar la metaclase se ha cambiado en Python 3:

class Foo(object, metaclass=something):
    ...

es decir.el __metaclass__ El atributo ya no se utiliza, en favor de un argumento de palabra clave en la lista de clases base.

Sin embargo, el comportamiento de las metaclases permanece en gran medida lo mismo.

Una cosa que se agrega a las metaclases en Python 3 es que también puedes pasar atributos como argumentos de palabras clave a una metaclase, así:

class Foo(object, metaclass=something, kwarg1=value1, kwarg2=value2):
    ...

Lea la siguiente sección para saber cómo Python maneja esto.

Metaclases personalizadas

El objetivo principal de un metaclase es cambiar la clase automáticamente, cuando se crea.

Por lo general, hace esto para API, donde desea crear clases que coincidan con el contexto actual.

Imagine un ejemplo estúpido, donde decide que todas las clases en su módulo deben tener sus atributos escritos en mayúsculas.Hay varias formas de hacer esto, pero una forma es establecer __metaclass__ a nivel de módulo.

De esta manera, todas las clases de este módulo se crearán utilizando este metaclase, y solo tenemos que decirle al metaclase que convierta todos los atributos a mayúsculas.

Afortunadamente, __metaclass__ en realidad puede ser invocado, no necesita ser una clase formal (lo sé, algo con 'clase' en su nombre no necesita ser una clase, ir a la imaginación ...pero es útil).

Entonces comenzaremos con un ejemplo simple, usando una función.

# the metaclass will automatically get passed the same argument
# that you usually pass to `type`
def upper_attr(future_class_name, future_class_parents, future_class_attr):
    """
      Return a class object, with the list of its attribute turned
      into uppercase.
    """

    # pick up any attribute that doesn't start with '__' and uppercase it
    uppercase_attr = {}
    for name, val in future_class_attr.items():
        if not name.startswith('__'):
            uppercase_attr[name.upper()] = val
        else:
            uppercase_attr[name] = val

    # let `type` do the class creation
    return type(future_class_name, future_class_parents, uppercase_attr)

__metaclass__ = upper_attr # this will affect all classes in the module

class Foo(): # global __metaclass__ won't work with "object" though
    # but we can define __metaclass__ here instead to affect only this class
    # and this will work with "object" children
    bar = 'bip'

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

f = Foo()
print(f.BAR)
# Out: 'bip'

Ahora hagamos exactamente lo mismo, pero usando una clase real como metaclase:

# remember that `type` is actually a class like `str` and `int`
# so you can inherit from it
class UpperAttrMetaclass(type):
    # __new__ is the method called before __init__
    # it's the method that creates the object and returns it
    # while __init__ just initializes the object passed as parameter
    # you rarely use __new__, except when you want to control how the object
    # is created.
    # here the created object is the class, and we want to customize it
    # so we override __new__
    # you can do some stuff in __init__ too if you wish
    # some advanced use involves overriding __call__ as well, but we won't
    # see this
    def __new__(upperattr_metaclass, future_class_name,
                future_class_parents, future_class_attr):

        uppercase_attr = {}
        for name, val in future_class_attr.items():
            if not name.startswith('__'):
                uppercase_attr[name.upper()] = val
            else:
                uppercase_attr[name] = val

        return type(future_class_name, future_class_parents, uppercase_attr)

Pero esto no es realmente programación orientada a objetos.Llamamos type directamente y no anulamos ni llamamos al padre __new__.Vamos a hacerlo:

class UpperAttrMetaclass(type):

    def __new__(upperattr_metaclass, future_class_name,
                future_class_parents, future_class_attr):

        uppercase_attr = {}
        for name, val in future_class_attr.items():
            if not name.startswith('__'):
                uppercase_attr[name.upper()] = val
            else:
                uppercase_attr[name] = val

        # reuse the type.__new__ method
        # this is basic OOP, nothing magic in there
        return type.__new__(upperattr_metaclass, future_class_name,
                            future_class_parents, uppercase_attr)

Es posible que hayas notado el argumento adicional. upperattr_metaclass.No hay nada especial en eso: __new__ siempre recibe la clase en la que está definido, como primer parámetro.Justo como lo tienes self para métodos ordinarios que reciben la instancia como primer parámetro, o la clase definidora para métodos de clase.

Por supuesto, los nombres que usé aquí son largos por la claridad, pero como para self, todos los argumentos tienen nombres convencionales.Entonces, una metaclase de producción real se vería así:

class UpperAttrMetaclass(type):

    def __new__(cls, clsname, bases, dct):

        uppercase_attr = {}
        for name, val in dct.items():
            if not name.startswith('__'):
                uppercase_attr[name.upper()] = val
            else:
                uppercase_attr[name] = val

        return type.__new__(cls, clsname, bases, uppercase_attr)

Podemos hacerlo aún más limpio usando super, lo que facilitará la herencia (porque sí, puedes tener metaclases, heredando de metaclases, heredando de tipo):

class UpperAttrMetaclass(type):

    def __new__(cls, clsname, bases, dct):

        uppercase_attr = {}
        for name, val in dct.items():
            if not name.startswith('__'):
                uppercase_attr[name.upper()] = val
            else:
                uppercase_attr[name] = val

        return super(UpperAttrMetaclass, cls).__new__(cls, clsname, bases, uppercase_attr)

Ah, y en Python 3, si haces esta llamada con argumentos de palabras clave, como este:

class Foo(object, metaclass=Thing, kwarg1=value1):
    ...

Se traduce a esto en la metaclase para usarlo:

class Thing(type):
    def __new__(cls, clsname, bases, dct, kwargs1=default):
        ...

Eso es todo.Realmente no hay nada más sobre las metaclases.

La razón detrás de la complejidad del código que usa metaclasses no es por metaclase, es porque generalmente usa metaclassas para hacer cosas retorcidas que se basan en la introspección, manipulando la herencia, vars como __dict__, etc.

De hecho, los metaclase son especialmente útiles para hacer magia negra y, por lo tanto, cosas complicadas.Pero por sí solos son simples:

• interceptar una creación de clase
• modificar la clase
• devolver la clase modificada

¿Por qué usarías clases de metaclases en lugar de funciones?

Desde __metaclass__ Puede aceptar cualquier invención, ¿por qué usaría una clase ya que obviamente es más complicado?

Hay varias razones para hacerlo:

• La intención es clara.Cuando lees UpperAttrMetaclass(type), ya sabes lo que va a seguir
• Puedes usar programación orientada a objetos.La metaclase puede heredar de la metaclase y anular los métodos principales.Las metaclases pueden incluso utilizar metaclases.
• Las subclases de una clase serán instancias de su metaclase si especificó una clase de metaclase, pero no con una función de metaclase.
• Puedes estructurar mejor tu código.Nunca usa metaclasses para algo tan trivial como el ejemplo anterior.Suele ser por algo complicado.Tener la capacidad de hacer varios métodos y agruparlos en una clase es muy útil para que el código sea más fácil de leer.
• Puedes engancharte __new__, __init__ y __call__.Que le permitirá hacer cosas diferentes.Incluso si normalmente puedes hacerlo todo en __new__, algunas personas se sienten más cómodas usando __init__.
• Estas se llaman metaclases, ¡maldita sea!¡Debe significar algo!

¿Por qué usarías metaclases?

Ahora la gran pregunta.¿Por qué utilizarías alguna característica oscura y propensa a errores?

Bueno, normalmente no lo haces:

Los metaclase son una magia más profunda de la que el 99% de los usuarios nunca deberían preocuparse.Si se pregunta si los necesita, no (las personas que realmente los necesitan saben con certeza que los necesitan y no necesitan una explicación sobre por qué).

El gurú de Python, Tim Peters

El principal caso de uso de una metaclase es la creación de una API.Un ejemplo típico de esto es el ORM de Django.

Te permite definir algo como esto:

class Person(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=30)
    age = models.IntegerField()

Pero si haces esto:

guy = Person(name='bob', age='35')
print(guy.age)

No devolverá un IntegerField objeto.Te devolverá un int, e incluso podemos tomarlo directamente de la base de datos.

Esto es posible porque models.Model define __metaclass__ y usa algo de magia que cambiará el Person Acaba de definir con declaraciones simples en un gancho complejo en un campo de base de datos.

Django hace que algo complejo se vea simple al exponer una API simple y utilizando metaclasas, recreando código de esta API para hacer el trabajo real detrás de escena.

La última palabra

Primero, sabes que las clases son objetos que pueden crear instancias.

Bueno, de hecho, las clases son en sí mismas instancias.De metaclases.

>>> class Foo(object): pass
>>> id(Foo)
142630324

Todo es un objeto en Python, y todos son instancias de clases o instancias de metaclase.

Excepto por type.

type es en realidad su propia metaclase.Esto no es algo que pueda reproducir en Pure Python, y se hace haciendo trampa un poco en el nivel de implementación.

En segundo lugar, las metaclases son complicadas.Es posible que no desee usarlos para alteraciones de clase muy simples.Puedes cambiar de clase utilizando dos técnicas diferentes:

• parcheo de mono
• decoradores de clase

El 99% de las veces que necesitas cambiar de clase, es mejor que los uses.

Pero el 98% de las veces, no es necesario ningún cambio de clase.

Answer 3

Tenga en cuenta que esta respuesta es para Python 2.x tal como se escribió en 2008, las metaclases son ligeramente diferentes en 3.x.

Las metaclases son la salsa secreta que hace que la "clase" funcione.La metaclase predeterminada para un nuevo objeto de estilo se llama "tipo".

class type(object)
  |  type(object) -> the object's type
  |  type(name, bases, dict) -> a new type

Las metaclases toman 3 argumentos.'nombre', 'bases' y 'dictar'

Aquí es donde comienza el secreto.Busque de dónde provienen el nombre, las bases y el dictado en esta definición de clase de ejemplo.

class ThisIsTheName(Bases, Are, Here):
    All_the_code_here
    def doesIs(create, a):
        dict

Definamos una metaclase que demostrará cómo 'clase:' lo llama.

def test_metaclass(name, bases, dict):
    print 'The Class Name is', name
    print 'The Class Bases are', bases
    print 'The dict has', len(dict), 'elems, the keys are', dict.keys()

    return "yellow"

class TestName(object, None, int, 1):
    __metaclass__ = test_metaclass
    foo = 1
    def baz(self, arr):
        pass

print 'TestName = ', repr(TestName)

# output => 
The Class Name is TestName
The Class Bases are (<type 'object'>, None, <type 'int'>, 1)
The dict has 4 elems, the keys are ['baz', '__module__', 'foo', '__metaclass__']
TestName =  'yellow'

Y ahora, un ejemplo que realmente significa algo, esto automáticamente hará que las variables en la lista sean "atributos" establecidos en la clase y establecidos en Ninguno.

def init_attributes(name, bases, dict):
    if 'attributes' in dict:
        for attr in dict['attributes']:
            dict[attr] = None

    return type(name, bases, dict)

class Initialised(object):
    __metaclass__ = init_attributes
    attributes = ['foo', 'bar', 'baz']

print 'foo =>', Initialised.foo
# output=>
foo => None

Tenga en cuenta que el comportamiento mágico que obtiene 'Initalizado' al tener la metaclase init_attributes no se pasa a una subclase de Inicializado.

Aquí hay un ejemplo aún más concreto, que muestra cómo puede subclasificar 'tipo' para crear una metaclase que realice una acción cuando se crea la clase.Esto es bastante complicado:

class MetaSingleton(type):
    instance = None
    def __call__(cls, *args, **kw):
        if cls.instance is None:
            cls.instance = super(MetaSingleton, cls).__call__(*args, **kw)
        return cls.instance

 class Foo(object):
     __metaclass__ = MetaSingleton

 a = Foo()
 b = Foo()
 assert a is b

Answer 4

Un uso de las metaclases es agregar nuevas propiedades y métodos a una instancia automáticamente.

Por ejemplo, si miras Modelos Django, su definición parece un poco confusa.Parece como si sólo estuvieras definiendo propiedades de clase:

class Person(models.Model):
    first_name = models.CharField(max_length=30)
    last_name = models.CharField(max_length=30)

Sin embargo, en tiempo de ejecución los objetos Persona están llenos de todo tipo de métodos útiles.Ver el fuente para una metaclase increíble.

Answer 5

Otros han explicado cómo funcionan las metaclases y cómo encajan en el sistema de tipos de Python.A continuación se muestra un ejemplo de para qué se pueden utilizar.En un marco de prueba que escribí, quería realizar un seguimiento del orden en el que se definían las clases, para luego poder crear instancias de ellas en este orden.Me resultó más fácil hacer esto usando una metaclase.

class MyMeta(type):

    counter = 0

    def __init__(cls, name, bases, dic):
        type.__init__(cls, name, bases, dic)
        cls._order = MyMeta.counter
        MyMeta.counter += 1

class MyType(object):              # Python 2
    __metaclass__ = MyMeta

class MyType(metaclass=MyMeta):    # Python 3
    pass

Cualquier cosa que sea una subclase de MyType luego obtiene un atributo de clase _order que registra el orden en el que se definieron las clases.

Answer 6

Creo que la introducción de ONLamp a la programación de metaclases está bien escrita y ofrece una muy buena introducción al tema a pesar de que ya tiene varios años.

http://www.onlamp.com/pub/a/python/2003/04/17/metaclasses.html (archivado en https://web.archive.org/web/20080206005253/http://www.onlamp.com/pub/a/python/2003/04/17/metaclasses.html)

En breve:Una clase es un modelo para la creación de una instancia, una metaclase es un modelo para la creación de una clase.Se puede ver fácilmente que en Python las clases también deben ser objetos de primera clase para permitir este comportamiento.

Nunca he escrito uno, pero creo que uno de los mejores usos de las metaclases se puede ver en el Marco Django.Las clases de modelo utilizan un enfoque de metaclase para permitir un estilo declarativo de escritura de nuevos modelos o clases de formulario.Mientras la metaclase crea la clase, todos los miembros tienen la posibilidad de personalizar la clase misma.

• Creando un nuevo modelo
• La metaclase que permite esto

Lo que queda por decir es:Si no sabes qué son las metaclases, la probabilidad de que no los necesitare es 99%.

Answer 7

¿Qué son las metaclases?¿Para qué los utiliza?

TLDR:Una metaclase crea instancias y define el comportamiento de una clase del mismo modo que una clase crea instancias y define el comportamiento de una instancia.

Pseudocódigo:

>>> Class(...)
instance

Lo anterior debería resultarle familiar.Bueno, ¿dónde está? Class ¿viene de?Es una instancia de una metaclase (también pseudocódigo):

>>> Metaclass(...)
Class

En código real, podemos pasar la metaclase predeterminada, type, todo lo que necesitamos para crear una instancia de una clase y obtenemos una clase:

>>> type('Foo', (object,), {}) # requires a name, bases, and a namespace
<class '__main__.Foo'>

Poniéndolo de otra manera

• Una clase es para una instancia lo que una metaclase es para una clase.

  Cuando creamos una instancia de un objeto, obtenemos una instancia:

  >>> object()                          # instantiation of class
  <object object at 0x7f9069b4e0b0>     # instance
  

  Del mismo modo, cuando definimos una clase explícitamente con la metaclase predeterminada, type, lo instanciamos:

  >>> type('Object', (object,), {})     # instantiation of metaclass
  <class '__main__.Object'>             # instance
  

• Dicho de otra manera, una clase es una instancia de una metaclase:

  >>> isinstance(object, type)
  True
  

• Dicho de otra manera, una metaclase es la clase de una clase.

  >>> type(object) == type
  True
  >>> object.__class__
  <class 'type'>
  

Cuando escribes una definición de clase y Python la ejecuta, usa una metaclase para crear una instancia del objeto de clase (que, a su vez, se usará para crear una instancia de esa clase).

Así como podemos usar definiciones de clase para cambiar cómo se comportan las instancias de objetos personalizados, podemos usar una definición de clase de metaclase para cambiar la forma en que se comporta un objeto de clase.

¿Para qué se pueden usar?Desde el documentos:

Los usos potenciales de las metaclases son ilimitados.Algunas ideas que se han explorado incluyen registro, verificación de interfaz, delegación automática, creación automática de propiedades, servidores proxy, marcos y bloqueo/sincronización automática de recursos.

Sin embargo, generalmente se recomienda a los usuarios que eviten el uso de metaclases a menos que sea absolutamente necesario.

Utiliza una metaclase cada vez que crea una clase:

Cuando escribes una definición de clase, por ejemplo, como esta,

class Foo(object): 
    'demo'

Creas una instancia de un objeto de clase.

>>> Foo
<class '__main__.Foo'>
>>> isinstance(Foo, type), isinstance(Foo, object)
(True, True)

Es lo mismo que llamar funcionalmente type con los argumentos apropiados y asignando el resultado a una variable de ese nombre:

name = 'Foo'
bases = (object,)
namespace = {'__doc__': 'demo'}
Foo = type(name, bases, namespace)

Tenga en cuenta que algunas cosas se agregan automáticamente al __dict__, es decir, el espacio de nombres:

>>> Foo.__dict__
dict_proxy({'__dict__': <attribute '__dict__' of 'Foo' objects>, 
'__module__': '__main__', '__weakref__': <attribute '__weakref__' 
of 'Foo' objects>, '__doc__': 'demo'})

El metaclase del objeto que creamos, en ambos casos, es type.

(Una nota al margen sobre el contenido de la clase __dict__: __module__ está ahí porque las clases deben saber dónde están definidas, y __dict__ y __weakref__ están ahí porque no definimos __slots__ - si nosotros definir __slots__ Ahorraremos un poco de espacio en las instancias, ya que podemos no permitir __dict__ y __weakref__ excluyéndolos.Por ejemplo:

>>> Baz = type('Bar', (object,), {'__doc__': 'demo', '__slots__': ()})
>>> Baz.__dict__
mappingproxy({'__doc__': 'demo', '__slots__': (), '__module__': '__main__'})

...pero yo divago.)

podemos extender type como cualquier otra definición de clase:

Aquí está el valor predeterminado __repr__ de clases:

>>> Foo
<class '__main__.Foo'>

Una de las cosas más valiosas que podemos hacer de forma predeterminada al escribir un objeto Python es proporcionarle una buena __repr__.cuando llamamos help(repr) aprendemos que hay una buena prueba para un __repr__ eso también requiere una prueba de igualdad - obj == eval(repr(obj)).La siguiente implementación simple de __repr__ y __eq__ para instancias de clase de nuestra clase tipo nos proporciona una demostración que puede mejorar la configuración predeterminada __repr__ de clases:

class Type(type):
    def __repr__(cls):
        """
        >>> Baz
        Type('Baz', (Foo, Bar,), {'__module__': '__main__', '__doc__': None})
        >>> eval(repr(Baz))
        Type('Baz', (Foo, Bar,), {'__module__': '__main__', '__doc__': None})
        """
        metaname = type(cls).__name__
        name = cls.__name__
        parents = ', '.join(b.__name__ for b in cls.__bases__)
        if parents:
            parents += ','
        namespace = ', '.join(': '.join(
          (repr(k), repr(v) if not isinstance(v, type) else v.__name__))
               for k, v in cls.__dict__.items())
        return '{0}(\'{1}\', ({2}), {{{3}}})'.format(metaname, name, parents, namespace)
    def __eq__(cls, other):
        """
        >>> Baz == eval(repr(Baz))
        True            
        """
        return (cls.__name__, cls.__bases__, cls.__dict__) == (
                other.__name__, other.__bases__, other.__dict__)

Entonces ahora, cuando creamos un objeto con esta metaclase, el __repr__ repetido en la línea de comando proporciona una vista mucho menos fea que la predeterminada:

>>> class Bar(object): pass
>>> Baz = Type('Baz', (Foo, Bar,), {'__module__': '__main__', '__doc__': None})
>>> Baz
Type('Baz', (Foo, Bar,), {'__module__': '__main__', '__doc__': None})

con un lindo __repr__ definido para la instancia de clase, tenemos una mayor capacidad para depurar nuestro código.Sin embargo, es necesario realizar muchas más comprobaciones con eval(repr(Class)) es poco probable (ya que sería bastante imposible evaluar las funciones desde su valor predeterminado) __repr__'s).

Un uso esperado: __prepare__ un espacio de nombres

Si, por ejemplo, queremos saber en qué orden se crean los métodos de una clase, podríamos proporcionar un dict ordenado como espacio de nombres de la clase.Haríamos esto con __prepare__ cual devuelve el dictado del espacio de nombres para la clase si está implementada en Python 3:

from collections import OrderedDict

class OrderedType(Type):
    @classmethod
    def __prepare__(metacls, name, bases, **kwargs):
        return OrderedDict()
    def __new__(cls, name, bases, namespace, **kwargs):
        result = Type.__new__(cls, name, bases, dict(namespace))
        result.members = tuple(namespace)
        return result

Y uso:

class OrderedMethodsObject(object, metaclass=OrderedType):
    def method1(self): pass
    def method2(self): pass
    def method3(self): pass
    def method4(self): pass

Y ahora tenemos un registro del orden en que se crearon estos métodos (y otros atributos de clase):

>>> OrderedMethodsObject.members
('__module__', '__qualname__', 'method1', 'method2', 'method3', 'method4')

Tenga en cuenta que este ejemplo fue adaptado del documentación - el nuevo enumeración en la biblioteca estándar Haz esto.

Entonces, lo que hicimos fue crear una instancia de una metaclase creando una clase.También podemos tratar la metaclase como lo haríamos con cualquier otra clase.Tiene un orden de resolución de método:

>>> inspect.getmro(OrderedType)
(<class '__main__.OrderedType'>, <class '__main__.Type'>, <class 'type'>, <class 'object'>)

Y tiene aproximadamente la correcta. repr (que ya no podemos evaluar a menos que podamos encontrar una manera de representar nuestras funciones):

>>> OrderedMethodsObject
OrderedType('OrderedMethodsObject', (object,), {'method1': <function OrderedMethodsObject.method1 at 0x0000000002DB01E0>, 'members': ('__module__', '__qualname__', 'method1', 'method2', 'method3', 'method4'), 'method3': <function OrderedMet
hodsObject.method3 at 0x0000000002DB02F0>, 'method2': <function OrderedMethodsObject.method2 at 0x0000000002DB0268>, '__module__': '__main__', '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'OrderedMethodsObject' objects>, '__doc__': None, '__d
ict__': <attribute '__dict__' of 'OrderedMethodsObject' objects>, 'method4': <function OrderedMethodsObject.method4 at 0x0000000002DB0378>})

Answer 8

Actualización de Python 3

Hay (en este punto) dos métodos clave en una metaclase:

• __prepare__, y
• __new__

__prepare__ le permite proporcionar un mapeo personalizado (como un OrderedDict) que se utilizará como espacio de nombres mientras se crea la clase.Debe devolver una instancia del espacio de nombres que elija.Si no implementas __prepare__ una persona normal dict se utiliza.

__new__ es responsable de la creación/modificación real de la clase final.

A una metaclase básica y sin hacer nada adicional le gustaría:

class Meta(type):

    def __prepare__(metaclass, cls, bases):
        return dict()

    def __new__(metacls, cls, bases, clsdict):
        return super().__new__(metacls, cls, bases, clsdict)

Un ejemplo sencillo:

Supongamos que desea que se ejecute un código de validación simple en sus atributos, como si siempre debiera ser un int o un str.Sin una metaclase, su clase se vería así:

class Person:
    weight = ValidateType('weight', int)
    age = ValidateType('age', int)
    name = ValidateType('name', str)

Como puedes ver, tienes que repetir el nombre del atributo dos veces.Esto hace posibles errores tipográficos junto con errores irritantes.

Una metaclase simple puede abordar ese problema:

class Person(metaclass=Validator):
    weight = ValidateType(int)
    age = ValidateType(int)
    name = ValidateType(str)

Así es como se vería la metaclase (sin usar __prepare__ ya que no es necesario):

class Validator(type):
    def __new__(metacls, cls, bases, clsdict):
        # search clsdict looking for ValidateType descriptors
        for name, attr in clsdict.items():
            if isinstance(attr, ValidateType):
                attr.name = name
                attr.attr = '_' + name
        # create final class and return it
        return super().__new__(metacls, cls, bases, clsdict)

Una muestra de:

p = Person()
p.weight = 9
print(p.weight)
p.weight = '9'

produce:

9
Traceback (most recent call last):
  File "simple_meta.py", line 36, in <module>
    p.weight = '9'
  File "simple_meta.py", line 24, in __set__
    (self.name, self.type, value))
TypeError: weight must be of type(s) <class 'int'> (got '9')

---

Nota:Este ejemplo es bastante simple y también podría haberse logrado con un decorador de clases, pero presumiblemente una metaclase real estaría haciendo mucho más.

La clase 'ValidateType' como referencia:

class ValidateType:
    def __init__(self, type):
        self.name = None  # will be set by metaclass
        self.attr = None  # will be set by metaclass
        self.type = type
    def __get__(self, inst, cls):
        if inst is None:
            return self
        else:
            return inst.__dict__[self.attr]
    def __set__(self, inst, value):
        if not isinstance(value, self.type):
            raise TypeError('%s must be of type(s) %s (got %r)' %
                    (self.name, self.type, value))
        else:
            inst.__dict__[self.attr] = value

Answer 9

Papel de una metaclase __call__() método al crear una instancia de clase

Si ha programado en Python durante más de unos meses, eventualmente encontrará un código similar a este:

# define a class
class SomeClass(object):
    # ...
    # some definition here ...
    # ...

# create an instance of it
instance = SomeClass()

# then call the object as if it's a function
result = instance('foo', 'bar')

Esto último es posible cuando implementas el __call__() método mágico en la clase.

class SomeClass(object):
    # ...
    # some definition here ...
    # ...

    def __call__(self, foo, bar):
        return bar + foo

El __call__() El método se invoca cuando se utiliza una instancia de una clase como invocable.Pero como hemos visto en respuestas anteriores, una clase en sí misma es una instancia de una metaclase, por lo que cuando usamos la clase como invocable (es decir,cuando creamos una instancia de él) en realidad estamos llamando a su metaclase' __call__() método.En este punto, la mayoría de los programadores de Python están un poco confundidos porque les han dicho que al crear una instancia como esta instance = SomeClass() lo estás llamando __init__() método.Algunos que han profundizado un poco más lo saben antes. __init__() hay __new__().Bueno, hoy se está revelando otra capa de verdad, antes __new__() ahí está la metaclase __call__().

Estudiemos la cadena de llamadas a métodos específicamente desde la perspectiva de crear una instancia de una clase.

Esta es una metaclase que registra exactamente el momento antes de que se cree una instancia y el momento en que está a punto de devolverla.

class Meta_1(type):
    def __call__(cls):
        print "Meta_1.__call__() before creating an instance of ", cls
        instance = super(Meta_1, cls).__call__()
        print "Meta_1.__call__() about to return instance."
        return instance

Esta es una clase que usa esa metaclase.

class Class_1(object):

    __metaclass__ = Meta_1

    def __new__(cls):
        print "Class_1.__new__() before creating an instance."
        instance = super(Class_1, cls).__new__(cls)
        print "Class_1.__new__() about to return instance."
        return instance

    def __init__(self):
        print "entering Class_1.__init__() for instance initialization."
        super(Class_1,self).__init__()
        print "exiting Class_1.__init__()."

Y ahora creemos una instancia de Class_1

instance = Class_1()
# Meta_1.__call__() before creating an instance of <class '__main__.Class_1'>.
# Class_1.__new__() before creating an instance.
# Class_1.__new__() about to return instance.
# entering Class_1.__init__() for instance initialization.
# exiting Class_1.__init__().
# Meta_1.__call__() about to return instance.

Observe que el código anterior en realidad no hace nada más que registrar las tareas.Cada método delega el trabajo real a la implementación de su padre, manteniendo así el comportamiento predeterminado.Desde type es Meta_1la clase principal (type siendo la metaclase principal predeterminada) y considerando la secuencia de ordenación de la salida anterior, ahora tenemos una pista de cuál sería la pseudo implementación de type.__call__():

class type:
    def __call__(cls, *args, **kwarg):

        # ... maybe a few things done to cls here

        # then we call __new__() on the class to create an instance
        instance = cls.__new__(cls, *args, **kwargs)

        # ... maybe a few things done to the instance here

        # then we initialize the instance with its __init__() method
        instance.__init__(*args, **kwargs)

        # ... maybe a few more things done to instance here

        # then we return it
        return instance

Podemos ver que la metaclase' __call__() El método es el que se llama primero.Luego delega la creación de la instancia al administrador de la clase. __new__() método e inicialización de la instancia __init__().También es el que finalmente devuelve la instancia.

De lo anterior se desprende que la metaclase' __call__() También se le da la oportunidad de decidir si una llamada a Class_1.__new__() o Class_1.__init__() eventualmente se hará.En el transcurso de su ejecución, podría devolver un objeto que no haya sido tocado por ninguno de estos métodos.Tomemos, por ejemplo, este enfoque para el patrón singleton:

class Meta_2(type):
    singletons = {}

    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        if cls in Meta_2.singletons:
            # we return the only instance and skip a call to __new__()
            # and __init__()
            print ("{} singleton returning from Meta_2.__call__(), "
                   "skipping creation of new instance.".format(cls))
            return Meta_2.singletons[cls]

        # else if the singleton isn't present we proceed as usual
        print "Meta_2.__call__() before creating an instance."
        instance = super(Meta_2, cls).__call__(*args, **kwargs)
        Meta_2.singletons[cls] = instance
        print "Meta_2.__call__() returning new instance."
        return instance

class Class_2(object):

    __metaclass__ = Meta_2

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        print "Class_2.__new__() before creating instance."
        instance = super(Class_2, cls).__new__(cls)
        print "Class_2.__new__() returning instance."
        return instance

    def __init__(self, *args, **kwargs):
        print "entering Class_2.__init__() for initialization."
        super(Class_2, self).__init__()
        print "exiting Class_2.__init__()."

Observemos lo que sucede al intentar repetidamente crear un objeto de tipo Class_2

a = Class_2()
# Meta_2.__call__() before creating an instance.
# Class_2.__new__() before creating instance.
# Class_2.__new__() returning instance.
# entering Class_2.__init__() for initialization.
# exiting Class_2.__init__().
# Meta_2.__call__() returning new instance.

b = Class_2()
# <class '__main__.Class_2'> singleton returning from Meta_2.__call__(), skipping creation of new instance.

c = Class_2()
# <class '__main__.Class_2'> singleton returning from Meta_2.__call__(), skipping creation of new instance.

a is b is c # True

Answer 10

Una metaclase es una clase que indica cómo se debe crear (alguna) otra clase.

Este es un caso en el que vi la metaclase como una solución a mi problema:Tenía un problema realmente complicado, que probablemente podría haberse resuelto de otra manera, pero elegí resolverlo usando una metaclase.Debido a la complejidad, es uno de los pocos módulos que he escrito donde los comentarios en el módulo superan la cantidad de código escrito.Aquí lo tienes...

#!/usr/bin/env python

# Copyright (C) 2013-2014 Craig Phillips.  All rights reserved.

# This requires some explaining.  The point of this metaclass excercise is to
# create a static abstract class that is in one way or another, dormant until
# queried.  I experimented with creating a singlton on import, but that did
# not quite behave how I wanted it to.  See now here, we are creating a class
# called GsyncOptions, that on import, will do nothing except state that its
# class creator is GsyncOptionsType.  This means, docopt doesn't parse any
# of the help document, nor does it start processing command line options.
# So importing this module becomes really efficient.  The complicated bit
# comes from requiring the GsyncOptions class to be static.  By that, I mean
# any property on it, may or may not exist, since they are not statically
# defined; so I can't simply just define the class with a whole bunch of
# properties that are @property @staticmethods.
#
# So here's how it works:
#
# Executing 'from libgsync.options import GsyncOptions' does nothing more
# than load up this module, define the Type and the Class and import them
# into the callers namespace.  Simple.
#
# Invoking 'GsyncOptions.debug' for the first time, or any other property
# causes the __metaclass__ __getattr__ method to be called, since the class
# is not instantiated as a class instance yet.  The __getattr__ method on
# the type then initialises the class (GsyncOptions) via the __initialiseClass
# method.  This is the first and only time the class will actually have its
# dictionary statically populated.  The docopt module is invoked to parse the
# usage document and generate command line options from it.  These are then
# paired with their defaults and what's in sys.argv.  After all that, we
# setup some dynamic properties that could not be defined by their name in
# the usage, before everything is then transplanted onto the actual class
# object (or static class GsyncOptions).
#
# Another piece of magic, is to allow command line options to be set in
# in their native form and be translated into argparse style properties.
#
# Finally, the GsyncListOptions class is actually where the options are
# stored.  This only acts as a mechanism for storing options as lists, to
# allow aggregation of duplicate options or options that can be specified
# multiple times.  The __getattr__ call hides this by default, returning the
# last item in a property's list.  However, if the entire list is required,
# calling the 'list()' method on the GsyncOptions class, returns a reference
# to the GsyncListOptions class, which contains all of the same properties
# but as lists and without the duplication of having them as both lists and
# static singlton values.
#
# So this actually means that GsyncOptions is actually a static proxy class...
#
# ...And all this is neatly hidden within a closure for safe keeping.
def GetGsyncOptionsType():
    class GsyncListOptions(object):
        __initialised = False

    class GsyncOptionsType(type):
        def __initialiseClass(cls):
            if GsyncListOptions._GsyncListOptions__initialised: return

            from docopt import docopt
            from libgsync.options import doc
            from libgsync import __version__

            options = docopt(
                doc.__doc__ % __version__,
                version = __version__,
                options_first = True
            )

            paths = options.pop('<path>', None)
            setattr(cls, "destination_path", paths.pop() if paths else None)
            setattr(cls, "source_paths", paths)
            setattr(cls, "options", options)

            for k, v in options.iteritems():
                setattr(cls, k, v)

            GsyncListOptions._GsyncListOptions__initialised = True

        def list(cls):
            return GsyncListOptions

        def __getattr__(cls, name):
            cls.__initialiseClass()
            return getattr(GsyncListOptions, name)[-1]

        def __setattr__(cls, name, value):
            # Substitut option names: --an-option-name for an_option_name
            import re
            name = re.sub(r'^__', "", re.sub(r'-', "_", name))
            listvalue = []

            # Ensure value is converted to a list type for GsyncListOptions
            if isinstance(value, list):
                if value:
                    listvalue = [] + value
                else:
                    listvalue = [ None ]
            else:
                listvalue = [ value ]

            type.__setattr__(GsyncListOptions, name, listvalue)

    # Cleanup this module to prevent tinkering.
    import sys
    module = sys.modules[__name__]
    del module.__dict__['GetGsyncOptionsType']

    return GsyncOptionsType

# Our singlton abstract proxy class.
class GsyncOptions(object):
    __metaclass__ = GetGsyncOptionsType()

Answer 11

type es en realidad un metaclass -- una clase que crea otras clases.Mayoría metaclass son las subclases de type.El metaclass recibe el new class como primer argumento y proporciona acceso al objeto de clase con los detalles que se mencionan a continuación:

>>> class MetaClass(type):
...     def __init__(cls, name, bases, attrs):
...         print ('class name: %s' %name )
...         print ('Defining class %s' %cls)
...         print('Bases %s: ' %bases)
...         print('Attributes')
...         for (name, value) in attrs.items():
...             print ('%s :%r' %(name, value))
... 

>>> class NewClass(object, metaclass=MetaClass):
...    get_choch='dairy'
... 
class name: NewClass
Bases <class 'object'>: 
Defining class <class 'NewClass'>
get_choch :'dairy'
__module__ :'builtins'
__qualname__ :'NewClass'

Note:

Observe que no se creó una instancia de la clase en ningún momento;el simple acto de crear la clase desencadenó la ejecución del metaclass.

Answer 12

La versión tl;dr

El type(obj) La función te proporciona el tipo de objeto.

El type() de una clase es su metaclase.

Para usar una metaclase:

class Foo(object):
    __metaclass__ = MyMetaClass

Answer 13

Las clases de Python son en sí mismas objetos, como en el caso, de su metaclase.

La metaclase predeterminada, que se aplica cuando se determinan clases como:

class foo:
    ...

Las metaclases se utilizan para aplicar alguna regla a un conjunto completo de clases.Por ejemplo, supongamos que está creando un ORM para acceder a una base de datos y desea que los registros de cada tabla sean de una clase asignada a esa tabla (según campos, reglas comerciales, etc.), un posible uso de metaclase es, por ejemplo, la lógica del grupo de conexiones, que comparten todas las clases de registros de todas las tablas.Otro uso es la lógica para admitir claves externas, lo que implica múltiples clases de registros.

cuando define una metaclase, escribe una subclase y puede anular los siguientes métodos mágicos para insertar su lógica.

class somemeta(type):
    __new__(mcs, name, bases, clsdict):
      """
  mcs: is the base metaclass, in this case type.
  name: name of the new class, as provided by the user.
  bases: tuple of base classes 
  clsdict: a dictionary containing all methods and attributes defined on class

  you must return a class object by invoking the __new__ constructor on the base metaclass. 
 ie: 
    return type.__call__(mcs, name, bases, clsdict).

  in the following case:

  class foo(baseclass):
        __metaclass__ = somemeta

  an_attr = 12

  def bar(self):
      ...

  @classmethod
  def foo(cls):
      ...

      arguments would be : ( somemeta, "foo", (baseclass, baseofbase,..., object), {"an_attr":12, "bar": <function>, "foo": <bound class method>}

      you can modify any of these values before passing on to type
      """
      return type.__call__(mcs, name, bases, clsdict)


    def __init__(self, name, bases, clsdict):
      """ 
      called after type has been created. unlike in standard classes, __init__ method cannot modify the instance (cls) - and should be used for class validaton.
      """
      pass


    def __prepare__():
        """
        returns a dict or something that can be used as a namespace.
        the type will then attach methods and attributes from class definition to it.

        call order :

        somemeta.__new__ ->  type.__new__ -> type.__init__ -> somemeta.__init__ 
        """
        return dict()

    def mymethod(cls):
        """ works like a classmethod, but for class objects. Also, my method will not be visible to instances of cls.
        """
        pass

de todos modos, esos dos son los anzuelos más utilizados.La metaclasificación es poderosa, y lo anterior no es ni de lejos una lista exhaustiva de usos para la metaclasificación.

Answer 14

La función type() puede devolver el tipo de un objeto o crear un nuevo tipo,

por ejemplo, podemos crear una clase Hi con la función type() y no necesitamos usarla de esta manera con la clase Hi(objeto):

def func(self, name='mike'):
    print('Hi, %s.' % name)

Hi = type('Hi', (object,), dict(hi=func))
h = Hi()
h.hi()
Hi, mike.

type(Hi)
type

type(h)
__main__.Hi

Además de usar type() para crear clases dinámicamente, puede controlar el comportamiento de creación de clases y usar metaclases.

Según el modelo de objetos de Python, la clase es el objeto, por lo que la clase debe ser una instancia de otra clase determinada.De forma predeterminada, una clase de Python es una instancia de la clase de tipo.Es decir, el tipo es la metaclase de la mayoría de las clases integradas y la metaclase de las clases definidas por el usuario.

class ListMetaclass(type):
    def __new__(cls, name, bases, attrs):
        attrs['add'] = lambda self, value: self.append(value)
        return type.__new__(cls, name, bases, attrs)

class CustomList(list, metaclass=ListMetaclass):
    pass

lst = CustomList()
lst.add('custom_list_1')
lst.add('custom_list_2')

lst
['custom_list_1', 'custom_list_2']

La magia entrará en vigor cuando pasemos argumentos de palabras clave en la metaclase, indica al intérprete de Python que cree la lista personalizada a través de ListMetaclass. nuevo (), en este punto, podemos modificar la definición de clase, por ejemplo, agregar un nuevo método y luego devolver la definición revisada.

Answer 15

Además de las respuestas publicadas puedo decir que un metaclass define el comportamiento de una clase.Entonces, puedes configurar explícitamente tu metaclase.Cada vez que Python obtiene una palabra clave class Luego comienza a buscar el metaclass.Si no se encuentra, se utiliza el tipo de metaclase predeterminado para crear el objeto de la clase.Utilizando el __metaclass__ atributo, puede establecer metaclass de tu clase:

class MyClass:
   __metaclass__ = type
   # write here other method
   # write here one more method

print(MyClass.__metaclass__)

Producirá el resultado como este:

class 'type'

Y, por supuesto, puedes crear el tuyo propio. metaclass para definir el comportamiento de cualquier clase que se cree usando su clase.

Para hacer eso, tu valor predeterminado metaclass La clase de tipo debe ser heredada ya que esta es la principal. metaclass:

class MyMetaClass(type):
   __metaclass__ = type
   # you can write here any behaviour you want

class MyTestClass:
   __metaclass__ = MyMetaClass

Obj = MyTestClass()
print(Obj.__metaclass__)
print(MyMetaClass.__metaclass__)

La salida será:

class '__main__.MyMetaClass'
class 'type'