網(wǎng)上關(guān)于metaclass的文章很多药磺，內(nèi)容也相當全面生動。在這里用學(xué)習(xí)記錄的方式嘗試自己復(fù)述一遍舟舒，加深理解拉庶。如有錯漏，還請包涵指教魏蔗。
python中我們由類實例化得到對象砍的，在python中，類同樣也是一個對象莺治，它也是實例化的結(jié)果廓鞠。
直觀一點，像這樣：
metaclass()=class
class()=object
網(wǎng)上一些經(jīng)典的講解谣旁，從這個概念直接跳到了type的使用上床佳，接著就是一些應(yīng)用化的東西了。在這里我自己總結(jié)了一下python中創(chuàng)建一個類的流程砌们。為python中元類“是什么”到“能做什么”間架起一道橋梁搁进。
首先我們用type來創(chuàng)建一個類:
type(name,bases,attr)#其中name為類名，bases為一個tuple饼问，表示繼承關(guān)系影兽，attr為包含了類屬性的dict
我們將它用一個函數(shù)包起來：
def meta(name,bases,attr):
print(name,bases,attr)
return type(name,bases,attr)
在一個類中指定其metaclass為上面的meta函數(shù)：
class A(metaclass=meta):
pass
運行一下，注意這里并沒有Ａ()莱革，但仍然有print的結(jié)果。說明當使用class關(guān)鍵字時捐名，python會自動尋找metaclass(如果沒有指定則使用默認的type)，并為其傳入三個參數(shù)闹击。雖然概念上講镶蹋，能實例化得到一個類的，都能稱為元類赏半。這是廣義上的元類。
但python中從元類-->類-->實例，里面有些步驟是由python自動完成的琼腔，不遵循它的規(guī)則，要么報錯光坝，要么最后沒有想要的結(jié)果。因此在python中元類的使用基本上基于type（即python中的默認元類）及其子類盯另。
回到type上來，前面我們用type(name商蕴，bases芝发，attr)生成了類，但千萬不要將其認為是一個函數(shù)格郁。拋開元類的概念独悴，把它當成一個類一樣使用。用一個類繼承它并為其加入新的方法和屬性刻炒。
class meta(type):
foo='foo'
def __init__(self,name,bases,attr):#繼承自type類，初始化參數(shù)也和type一樣织狐。
self.hi='hello'
def hello(self):
print(self.hi)
meta('foo',(),{}).hello()#輸出“hello”
注意這里的meta('foo',(),{})結(jié)果是一個類筏勒，并不是類的實例。同時meta('foo',(),{})上擁有類屬性bar厨埋、實例屬性hi捐顷、和實例方法hello（這里的類指元類，實例即元類的實例）废赞。實例方法hello是不是很像@staticmethod叮姑？從結(jié)果上看是這樣据悔，都獲得了一個類耘沼，在這個類在還未實例化時，就可以調(diào)用方法群嗤。究其原因狂秘，＠staticmethod是一種功能上的實現(xiàn)，而使用元類達到這種效果時赃绊，則是利用了“實例會帶有類中定義的屬性和方法，而類是元類的實例”這一語言的特性运敢。
值得注意的是：無論是元類的類屬性“foo”還是元類的實例屬性“hi”和實例方法“hello”忠售，在元類實例的實例（也就是我們最后得到的對象）中并不存在（這一點與下面會提到的在type參數(shù)內(nèi)傳入屬性或方法，得到的效果不一樣）卦方。具體看代碼：
class meta(type):
bar='bar'
def __init__(self,name,bases,attr):#繼承自type類泰佳，初始化參數(shù)也和type一樣。
self.hi='hello'
def hello(self):
print(self.hi)
meta('foo',(),{})().hello()#注意這里多了一對括號浇坐，結(jié)果會報錯黔宛，因為元類實例的實例中沒有hello方法。
而如果使用@staticmethod觉渴，類實例化之后依然可以調(diào)用類方法：
class A:
@staticmethond
def hello():
print('hello')
A.hello()
A().hello()#兩者均可輸出“hello”
再看type徽惋，type(name,bases,attr)中第三個參數(shù)也能傳入方法和屬性，那么這些方法和屬性又會在哪里出現(xiàn)踢京？
meta=type('meta',(),{'foo':'foo'})
A=meta()
B=meta()
print(A.foo,B.foo)#輸出“foo foo”
meta.foo='bar'
print(A.foo,B.foo)#輸出“bar bar”
上面表明了在type中第三個參數(shù)定義的屬性為類屬性而非實例屬性。
但是在其中傳入的方法則會變成實例方法，這里就不多演示了渺氧。
</br>
總結(jié)一下：
第一點，使用“class A（metaclass=用戶自定義的元類）”這樣的語句時白华，python會把classA中定義的屬性和方法傳入指定元類的第三個參數(shù)中贩耐。
第二點，元類中定義的屬性和方法管搪，雖然在元類的實例（類）中可以使用铡买，但在元類實例的實例（對象）中是沒有的。
由于第一點的存在澡为，在元類里添加?xùn)|西似乎對最終的對象沒什么影響景埃。
而第二點說明python會自動為你傳遞參數(shù)，效果和使用type(name,bases,attr)沒什么區(qū)別拒啰，并且后者既麻煩也不直觀蒂胞。
因此元類雖然在對象生成鏈的上游，但并不能滿足“越靠近源頭越強大”的愿望骗随。
不過我們依然可以用元類做一些事鸿染，不難想到，我們可以攔截python自動傳給type的參數(shù)涨椒，動態(tài)地為其添加一些東西。
def meta(name,bases,attr):
attr['hello']='hello'
return type(name,bases,attr)
class A(metaclass=meta):
pass
print(A().hello)#輸出hello
果然免猾，成功輸出了“hello”。這就是元類最基本的用法获三，讓我們改寫一下锨苏，不用函數(shù)包裝，而是用類繼承的方式贞谓。
class meta(type):
def __new__(cls,name,bases,attr):
attr['hello']='hello'
return type(name,bases,attr)#注意這一行葵诈！
class A(metaclass=meta):
pass
print(A().hello)#輸出hello
看上面的注釋“＃注意這一行”，這里我用的是type烁兰，而不是type.__new__徊都，雖然在例子中，它們的效果一樣主之，但在其他情況會出現(xiàn)一點小坑李根。
了解python中__new__的朋友們知道：__new__必須返回由其父類__new__方法實例化的當前類，否則當前類的__init__方法是不會被調(diào)用的粤攒。如果__new__返回其他東西（包括但不限于其他類的實例囱持，幾乎可以是任何東西），類實例化的結(jié)果會直接指向__new__的返回值盔几。具體看代碼：
class A:
def __new__(cls):
return 'I'm not a class'
print(A())#輸出“I'm not a class”
因此之前我們?nèi)绻褂玫氖莟ype掩幢，會出現(xiàn)“貍貓換太子”的情況上鞠⌒旧ィ看代碼：
class meta(type):
foo='foo'
def __new__(cls,name,bases,attr):
return type(name,bases,attr)
class A(metaclass=meta):
pass
print(A.foo)#會報錯缨恒，因為返回的是一個新的type實例。
這次我們換成type.__new__來試試肿轨。
class meta(type):
foo='foo'
def __new__(cls,name,bases,attr):
return type.__new__(cls,name,bases,attr)#注意換成了type.__new__
class A(metaclass=meta):
pass
print(A.foo)#正確返回椒袍！
欸藻茂，我們前面不是已經(jīng)有了結(jié)論，在元類里定義屬性和方法优俘，都不出現(xiàn)在最終的對象上掀序。我們是面向?qū)ο缶幊蹋詈蠓凑褂玫氖菍ο笠侗ⅲ?code>type還是type.__new__换吧，似乎沒什么區(qū)別啊满着？
這里就要請出我們的__call__方法了贯莺，坑也就是在這里出現(xiàn)的。
我們知道响驴，在類中定義__call__方法撕蔼，會讓類如同函數(shù)一樣可以調(diào)用秽誊，那么在元類中定義__call__會發(fā)生什么琳骡？
class meta(type):
def __call__(self):
print('hello')
class A(metaclass=meta):
foo='foo'
A()#輸出“hello”
print(A().foo)#報錯，顯示A()的類型為“NoneType”
可見如果我們在元類中定義__call__方法最易，__call__方法會覆蓋原來的__call__,也就是實例化炫狱！
下面我們看一個用__call__方法實現(xiàn)的單例视译。
class single(type):
def __call__(self):
if not hasattr(self,'_instance'):
self._instance=super().__call__()#注意這里
return self._instance
class A(metaclass=single):
pass
注意其中的super().__call__(),因為我們重寫了single的__call__,它的實例已經(jīng)不能正確地返回原來的東西了（原來返回的是對象）。這時需要調(diào)用父類即type的__call__方法鄙早，super()會自動幫我們找到繼承鏈的上一個類椅亚，并把當前的self作為參數(shù)傳入調(diào)用的方法中。父類的__call__會返回正常的結(jié)果（這里的self是元類的實例——類弥虐，元類中定義的__call__在元類實例化的結(jié)果——類被調(diào)用時生效媚赖，類中定義的__call__在類實例化的結(jié)果——對象被調(diào)用時生效！）粥庄。
我們的單例依賴于重寫元類傳給類的__call__方法豺妓，如果修改元類的__new__方法，此時一定要記得返回super().__new__(cls,name,bases,attr)或者type.__new__(cls,name,bases,attr)!不要直接使用type(name,bases,attr)這種方式训堆，會出現(xiàn)“貍貓換太子”白嘁！生成的類中不存在__call__。
