类也是对象
在理解Python的元类之前，你需要掌握Python的类相关的知识。Python的类，有一个借鉴自Smalltalk语言的特殊的概念。
在大多数编程语言中，类就是一组描述如何生成对象的一段代码块。在Python中这一点也是成立的。
但是，在Python中类还远不止这些功能，类也是对象，没错，对象。
只要你使用关键字class修改，Python解释器会执行这代码代码，并创建一个对象，如:
这代码代码在执行的时候，会在内存中创建一个名为ObjectCreator的对象，这个对象(类)自身有创建对象(实例)的能力，这也是为什么它称之为类。 但是，同时，它是一个对象，因此，你可以对它做如下操作:
你可以把它赋值给一个变量
你可以拷贝它
你可以给它添加属性
你可以把它当成一个函数的入参
动态创建类
既然类也是对象，那么你可以在运行时创建它们，就像你创建其他对象一样。 首先，你可以创建在一个函数中使用class关键字创建一个类：
但是这并不够动态，以为你仍然需要你自己写下完整的类。 既然类是对象，那么它们肯定可以通过某种东西来生成。当你使用class关键字的时候，Python自动的创建这个类对象，但是和Python的大多数事情一样，它给了你手动创建的方法。 还记的type函数么？这个古老但强大的函数能够让你知道一个对象的类型是什么，就像这样：
同时，type有一个完全不一样的功能，它可以在运行时创建类对象，type可以接收类的参数的描述信息，然后返回一个类。（我知道，根据传入参数的不同，同一个函数拥有两种完全不同的用法是一件很傻的事情，但这在Python中是为了保持向后兼容性）。
type这样工作：
例如：
可以手动的这样创建:
你注意到我们使用'MyShinyClass'作为类的名称，同时作为变量保存这个类的引用。它们可以不一样，但是我们没有理由来将问题复杂化。
type接收一个字典来定义这个类的属性，所以：
也可以写成:
>>> Foo = type('Foo', (), {'bar':True})
然后可以当成正常的类来使用:
当然，你也可以继承它，如：
可以写成：
最后，如果你想为你的类添加方法，只需要定义一个有适当签名的函数，然后把它当成一个属性分配给它。
你甚至可以在你动态创建完类之后给它添加更多的方法，就像一个正常创建的类添加方法一样：
现在你应该明白：在Python中，类都是对象，你可以在运行时动态的创建一个类。 这就是当你使用关键字class的时候，Python所做的，而且是通过元类来做的。
什么是元类(metaclass)
元类就是创建类的'职工'。你定义类来达到创建对象的目的，对么？但是我们已经知道Python类都是对象。
好吧，元类就是用来创建这些类（对象）的，元类就是类的类，你可以这样想象它们：
你已经知道type可以帮你做这样的事情:
MyClass = type('MyClass', (), {})
那是因为，事实上type函数就是一个元类，type就是Python用来在幕后创建所有类的元类。
现在，你可能会好奇，为什么type是小写的，而不是Type?
我猜测是因为为了保持一致性，就像str这个类用来创建所有的字符串对象，int用来创建所有的整数对象，type仅仅是用来创建类对象的类。
你可以通过查看class属性来看看。
所有的事情，在python中都是对象，包括ints, strings, functions和classes.所有的它们都是对象，所有的它们都是通过一个类创建的。
那，class__的__class是什么呢？
所以，元类仅仅是用来创建类的东西，你可以把它称之为'class factory'。 type是Python使用的内置的metaclass, 但是很正常，你可以创建你自己的元类。
metaclass 属性
当你定义个类的时候，可以添加一个metaclass属性。
如果你这么做，Python会使用这个metaclass来创建类Foo。小心，这个地方非常tricky。 你首先定义了==class Foo(object)==,但是类对象Foo还没有在内存中创建。
Python会去查找类定义中的metaclass,如果它找到了，它就会创建这个对象类Foo。如果没有，它就会使用type来创建这个类。
多理解几遍。
当你创建一个类：
Python会做如下这些操作：
首先判定，在Foo中是否存在 __metaclass__属性？ 如果存在，Python会在内存中通过__metaclass__创建一个名字为Foo的类对象。如果Foo中找不到__metaclass__，它会在MODULE级别查找__metaclass__,然后阐释做同样的事情。 如果它最终都没有找到任何的__metaclass__，它会使用它父类的metaclass来创建类对象。 需要注意的是，__metaclass__属性是不能够被继承的，父类的元类是可以被继承的。如果Bar使用一个__metaclass__属性通过type()来创建(不是通过type.new())，子类不会继承这个行为。
现在问题是，你可以放什么东西在metaclass中呢？ 答案是:能够创建一个类的东西。 然而什么可以创建一个类呢？type，或者是其他子类，或者使用type。
自定义元类
元类的主要目的是当一个类创建的时候，能够自动的修改这个类。
当我们想创建一个匹配上线文信息的类的时候，我们平常都是通过API来处理。想想一个很傻的例子，当你决定你的模块中的所有的类的属性都应该是大写，有几种做法可以处理这样的事情，其中通过在模块级别设置__metaclass__可以达到目的。
这种方式，模块中所有的类会使用元类来创建，我们仅仅需要告诉元类把所有的属性修改成大写即可。
幸运的是，__metaclass__只要实际的能够调用就行，它不需要是一个正式的类，所以我们，通过使用function开始一个简单的例子。
现在，我们使用一个真实的类来实现元类，但是做的是同样的事情。
但是这不是真正的OOP。我们直接调用type，我们不去覆盖或者调用父类的__new__方法。
你可能已经注意到了有个额外的参数upperattr_metaclass，这并没有什么特别的。类方法的第一个参数总是表示当前的实例，就像在普通的类方法中的self参数一样。当然了，为了清晰起见，这里的名字我起的比较长。但是就像self一样，所有的参数都有它们的传统名称。因此，在真实的产品代码中一个元类应该是像这样的：
如果使用super方法的话，我们还可以使它变得更清晰一些，这会容易继承（是的，你可以拥有元类，从元类继承，从type继承）
就是这样，除此之外，关于元类真的没有别的可说的了。使用到元类的代码比较复杂，这背后的原因倒并不是因为元类本身，而是因为你通常会使用元类去做一些晦涩的事情，依赖于自省，控制继承等等。确实，用元类来搞些“黑暗魔法”是特别有用的，因而会搞出些复杂的东西来。但就元类本身而言，它们其实是很简单的：
拦截一个类的创建
修改类
返回被修改之后的类
为什么使用元类而不是使用函数来代替？
既然__metaclass__可以接受任何可以调用的对象，那为什么还要使用很明显更加复杂的类呢？ 这么做有几个原因：
意图会更加明显。当你看到UpperAttrMetaclass(type)的时候，你知道接下来将会怎么样。
你可以使用OOP。元类可以继承自元类，覆盖父类的方法，元类甚至可以使用元类。
如果你设置了一个元类的类，类的子类将会是它元类的实例。
你能够更好的组织你的代码。当你使用元类的时候肯定不会是像我上面举的这种简单场景，通常都是针对比较复杂的问题。将多个方法归总到一个类中会很有帮助，也会使得代码更容易阅读。
你可以使用__new__, __init__以及__call__这样的特殊方法。它们能帮你处理不同的任务。就算通常你可以把所有的东西都在__new__里处理掉，有些人还是觉得用__init__更舒服些。
该死，这东西的名字是metaclass，肯定非善类，我要小心！
为什么你要使用元类？
那现在会我们的问题，为什么你会去使用这样一种容易出错且晦涩的特性？好吧，一般来说，你根本就用不上它：
“元类就是深度的魔法，99%的用户应该根本不必为此操心。如果你想搞清楚究竟是否需要用到元类，那么你就不需要它。那些实际用到元类的人都非常清楚地知道他们需要做什么，而且根本不需要解释为什么要用元类。” —— Python界的领袖 Tim Peters
元类的主要用途是创建API。一个典型的例子是Django ORM。它允许你像这样定义：
但是，如果你这样做:
它不会返回一个IntegerField对象，他会返回一个int，甚至可以直接从数据库中取出数据。这大概是因为model.Model定义了metaclass，同时使用了一些魔法能够将你刚刚定义的简单的Person类转变成对数据库的一个复杂hook。Django框架将这些看起来很复杂的东西通过暴露出一个简单的使用元类的API将其化简，通过这个API重新创建代码，在背后完成真正的工作。
结束语
首先，你知道了类其实是能够创建出类实例的对象。好吧，事实上，类本身也是实例，它们是元类的实例。
在Python中，一切皆对象，他们要么是类的是实例，要么是元类的实例。 除了type。 type实际上是它自己的实例，在纯Python环境中这可不是你能够做到的，这是通过在实现层面耍一些小手段做到的。其次，元类是很复杂的。对于非常简单的类，你可能不希望通过使用元类来对类做修改。你可以通过其他两种技术来修改类：
当你需要动态修改类时，99%的时间里你最好使用上面这两种技术。当然了，其实在99%的时间里你根本就不需要动态修改类。