1.什么是类
在理解元类以前，咱们必须先掌握Python中的类(class)。php
和大多数语言同样，Python中的类知识用来描述如何“生成一个对象”：python
可是，在Python中，类不只能用来描述如何生成一个对象，类自己也是对象。数据库
在你使用关键词 class 的时候，Python就会执行它，并建立一个对象。数组
class ObjectCreator(object): pass...
上述指令在内存中建立了一个“ObjectiveCreator”的对象。ruby
这个对象（类）自己具备建立对象（实例）的能力，所以它也是一个类。你能够对它作如下操做：bash
1.将其分配给变量
2.复制它
3.为其添加属性
4.将其做为函数参数传递微信
例如：app
2.动态建立类
因为类是对象，所以你能够像建立任何对象（数组、字典等）同样，随时随地建立类。函数
你甚至能够在函数里建立类：优化
可是，这样的类并非很动态，由于你必须本身编写整个类。
使用class关键字时，Python会帮你自动建立此对象，可是，Python一样也提供了一种手动建立的方法，那就是type函数。
>>> print(type(1))<type 'int'>>>> print(type("1"))<type 'str'>>>> print(type(ObjectCreator))<type 'type'>>>> print(type(ObjectCreator()))<class '__main__.ObjectCreator'>
type函数最经典的用法是返回对象的类型。可是不多人知道，它还能接受参数并手动建立类。
type(name, bases, attrs)
其中
name: 类名bases: 元组，父类名attrs: 字典，类属性值
所以你能够这样手动建立类：
> 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>
若是你想给它赋予属性，能够这样玩：
class Foo(object): bar = True
等同于
> Foo = type('Foo', (), {'bar':True})
用来继承也是能够的：
> FooChild = type('FooChild', (Foo,), {})> print(FooChild)<class '__main__.FooChild'>> print(FooChild.bar) # bar is inherited from FooTrue
可见经过 type() 函数建立的类和直接写class是彻底同样的。
由于Python解释器遇到class定义时，仅仅是扫描一下class定义的语法，而后调用 type() 函数建立出class。
正常状况下，咱们用class来定义类，可是，type()函数也容许咱们动态建立类，也就是说，动态语言自己支持运行期动态建立类，这和静态语言有很是大的不一样。
Python是经过什么作到这一切的？那就是元类。
3.什么是元类
元类就是用于建立类的“东西”。
你定义类是为了建立对象，Python中全部的类都是对象。元类是用于建立这些对象的。能够看这个例子：
MyClass = MetaClass()my_object = MyClass()
这有点像套娃。这段代码转化为type就是这样的：
MyClass = type('MyClass', (), {})
所以，咱们能够获得一个基本事实，type 自己就是一个元类。
其实，就是 type 在幕后建立了Python中全部的类。
经过检查__class__属性，你会看到Python中，一切对象都是基于 type 的：
> 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'>
那么，有个有趣的问题,__class__的__class__是什么呢？
>>> age.__class__.__class__<type 'type'>>>> name.__class__.__class__<type 'type'>>>> foo.__class__.__class__<type 'type'>>>> b.__class__.__class__<type 'type'>
所以，元类只是建立类对象的东西，若是愿意，能够将其称为“类的工厂”。
type 是Python使用的内置元类。不过，你能够建立本身的元类。
3.1 __metaclass__属性
在Python 2中，能够在编写类时添加属性__metaclass__，使用某个元类来建立该类：
class Foo(object): __metaclass__ = something... [...]
不过要当心的是，你虽然先写了 class Foo(object)，但Foo这个对象还没有被建立，Python将先寻找__metaclass__类，找到后用它来建立Foo类。
若是没有这个__metaclass__类，它将使用 type 来建立类。
所以，类建立的流程是这样的：
1.建立的类中有__metaclass__元类属性吗？
2.若是有，那就用__metaclass__给该类在内存中建立一个类对象。
3.若是Python找不到
__metaclass__，它将在MODULE级别查找__metaclass__属性 。4.若是仍是没有，那就使用父类的元类来建立类对象。
如今的问题就是，你能够在__metaclass__中放置些什么代码呢？
答案就是：能够建立一个类的东西。那么什么能够用来建立一个类呢？type，或者任何继承或使用它的东西。
3.2 Python 3中的元类
设置元类的语法在Python3已改成：
class Foo(object, metaclass=something): ...
即再也不使用__metaclass__属性，而是在基类参数列表中引入关键字参数。
不过元类的基本工做方式不变。在Python3中，你能够将属性做为关键字参数传递给元类：
class Foo(object, metaclass=something, kwarg1=value1, kwarg2=value2): ...
4.为何须要元类
元类最主要的一个应用方向是建立API，一个最著名的应用是Django ORM，好比：
class Person(models.Model): name = models.CharField(max_length=30) age = models.IntegerField()
当你这样访问属性的时候：
person = Person(name='bob', age='35')print(person.age)
它并不会返回models.IntegerField，而是返回了一个整形的数字。
这是由于models.Model引用了一个ModelBase类，该类随后进行了魔术般地操做，使其可以与数据库字段进行挂钩。
这就是元类的做用，Django经过它，完成了系列复杂的幕后工做，将本来很是复杂的事情变得很是简单。
本文翻译自stackoverflow，有部分优化修改:
https://stackoverflow.com/questions/100003/what-are-metaclasses-in-python
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