原创文章，转载请申明
注：本文所有代码都运行在python3.6环境下
我们都知道，面向对象编程里，实例对象由类创建
那么python中的类是从哪来的呢
答曰：元类
对象是类的实例
类是元类的实例， 简言之，元类是创建类的底层类
乍听有点绕，但是，忽略掉对象，把类想象成对象，把元类想像成类，这样就能好理解一些了
为什么要了解元类？
答曰：更好的理解python，理解编程，更好的写代码
python中，万物皆对象，哪怕是最基础的类型，整型、布尔、字符串等等
查看python中对象的类型使用内建函数type()
但是type函数可不仅仅这么简单
a = 1
b = 'hello'
c = True
print(type(a), a.__class__, a.__class__.__class__)
print(type(b), b.__class__, b.__class__.__class__)
print(type(c), c.__class__, c.__class__.__class__)
# 打印结果如下
可以看到type(对象)和对象.__class__都可以获取到对象的类型
那么对象类型是什么类型呢
通过对象__class__.__class__就可以看到类型啦
可以看到基础类型对象的类型的类型都是同一个类型：type
此所谓元类，元类产生类型，类型产生对象
道生一，一生二，二生三，三生万物
python世界里，元类即是一，即类型之源
这里我们介绍type的第二个用法
创建元类
class A(object):
pass
# 等价于
type('A', (object,), {})
# type 的用法
type(name, bases, attrs)
用class创建的类，都可以用type方法来实现
type第一个参数是创建的类名， 第二个是参数是元组，元组中的是要继承的的父类，第三个参数是字典，里面是所有类的属性的键值对集合，键为属性/方法名的字符串格式，值为属性值/方法体
创建一个带有属性、方法的类：
def add(self, a, b):
return a + b
name = '运算类'
B = type('Compute', (object,), {'name': name, 'add': add})
b = B()
print(b.name) # 运算类
print(b.add(1, 2)) # 3
我们可以创建一个自定义的元类，可以用方法创建、也可以用类创建
def create_metaclass(name, bases, attr):
print('build meta class by function')
if not attr.get('zidingyi'):
attr['zidingyi'] = '这是我自定义的一个属性'
return type(name, bases, attr)
class A(object, metaclass=create_metaclass): # 指定类的元类
pass
a = A()
print(a.zidingyi) # 这是我自定义的一个属性
普通类用metaclass=xxx的方式来指定元类
注意指定type的三个参数（类名，继承的父类， 类的属性），这样可以返回一个新创建的元类
可以在create_metaclass中对参数做一些处理，定制元类
不过更推荐的方法是用类来创建元类， 此时创建的元类必须要指定父类为type或者继承自type的其他元类
创建的元类内部的流程是，先通过__new__方法返回一个元类对象，再通过__init__初始化， new方法的参数要保持和init方法参数一致
不过init方法可以忽略，这样使用(继承的)type的init方法
class B(type):
def __new__(cls, name, bases, attr):
print('create class by B ...')
return type(name, bases, attr)
class A(object，metaclass=B):
pass
这里返回的是type创建的元类，不推荐这样做：
class B(type):
def __new__(cls, name, bases, attr):
# 使用super调用type
return super(B, cls).__new__(cls, name, bases, attr)
使用父类type的new方法来创建一个元类实例并返回
注意参数，第一个cls代表当前元类自身，另外三个参数就和type的参数一致啦，再重复一遍，依次为：创建的类名、创建的类要继承的父类元组，创建的类的属性字典
梳理一下创建普通类的过程：
- 检查类中是否有metaclass属性，如果有，调用metaclass指定的方法或类创建
- 如果类中没有metaclass属性，会继续在父类寻找
- 任何父类中都没有，那么就用type创建这个类
创建元类的示例：
class B(type):
def __new__(cls, name, bases, attr):
# 通过B创建的类属性都变成大写
for k, v in attr.items():
print('attr中的键：', k, 'attr中的值：', v)
if not k.startswith('__') and isinstance(v, str):
attr[k] = v.upper()
else:
attr[k] = v
return type(name, bases, attr)
class A(object, metaclass=B):
name = 'zhangsan'
def func(self):
pass
class C(object, metaclass=B):
name = 'lisi'
print(A.name) # ZHANGSAN
print(C.name) # LISI
attr中的键： __module__ attr中的值： __main__
attr中的键： __qualname__ attr中的值： A
attr中的键： name attr中的值： zhangsan
attr中的键： func attr中的值：
attr中的键： __module__ attr中的值： __main__
attr中的键： __qualname__ attr中的值： C
attr中的键： name attr中的值： lisi
ZHANGSAN
LISI
指定这个自定义的元类，会把创建类中字符串属性转化为大写， 并且打印出创建类中的属性（包含普通属性、方法等）
注意k、v是在元类中upper调用之前打印的，所以此时name的打印是小写
最后玩一个移花接木的方法
这个和元类关系不大，具体是为了解类中new方法的用法
new可以创建一个类实例，第一个参数必须是cls
new的参数和type的参数是相同的（除开第一个参数），真正实现new方法时，其实也会调用type方法的，所以下面的例子和元类还是有些关系的
class YiHua(object):
def __init__(self):
print('移花接木类的初始化')
def hello(self):
print('移花接木的方法')
class B(object):
def __init__(self):
pass
def __new__(cls, *args, **kwargs):
instance = super(B, cls).__new__(YiHua, *args, **kwargs)
instance.__init__(*args, **kwargs)
return instance
def hello(self):
print('被继承类的方法')
class A(B):
pass
a = A()
a.hello() # 移花接木的方法
# 以下是打印
移花接木的类的初始化
正常的a类继承自b类，如果调用hello方法，应该是打印被继承类的方法
但是这里却打印YiHua类的hello方法
关键在于b类的new方法中调用了父类的new方法，返回了一个YiHua类的实例，并调用了新实例的初始化方法，所以打印了移花接木类的初始化
看起来很奇特的魔法，而Tornado框架正是使用了这样的技术实现了一个叫 Configurable 的工厂类，用于创建不同网络IO下的epoll还是select模型。
继承自obect类的普通类中，初始化方法的init参数是自定义的
但是继承自type类的元类的init方法参数，不能自定义，必须要和new方法的参数相同，一般不用实现元类的init方法
class B(type):
def __init__(self):
pass
def __new__(cls, name, bases, attr):
return super(B, cls).__new__(cls, name, bases, attr)
class A(type):
def __init__(self, name, bases, attr):
pass
def __new__(cls, name, bases, attr):
return super(A, cls).__new__(cls, name, bases, attr)
class C(object, metaclass=B):
# TypeError: __init__() takes 1 positional argument but 4 were given
pass
B元类会报错， A元类的init才是正确写法，一般可以不用重写init方法
即元类、普通类的init方法也是不同的
参考文章：
https://www.jianshu.com/p/b0f4d9c9afbb
http://kaito-kidd.com/2018/04/19/python-advance-metaclass/