python元类

类（object）

__new__生成一个对象self，__init__则对这个对象self进行加工，即初始化操作。

__new__()必须要有返回值，返回实例化出来的实例，需要注意的是，可以return父类__new__()出来的实例，也可以直接将object的__new__()出来的实例返回。

__init__()有一个参数self，该self参数就是__new__()返回的实例，__init__()在__new__()的基础上可以完成一些其它初始化的动作，__init__()不需要返回值。

若__new__()没有正确返回当前类cls的实例，那__init__()将不会被调用，即使是父类的实例也不行。

class MyClass:
    def __new__(cls):
        print("Creating instance")
        instance = super(MyClass, cls).__new__(cls)
        return instance

    def __init__(self, value):
        self.my_attribute = value
        print("Initializing instance")

    def my_method(self):
        return self.my_attribute

# 一旦类定义完成，你就可以使用`class`关键字后跟类名和一对圆括号来创建类的实例。这个过程称为实例化。
# 在这个例子中，`MyClass`被实例化为`my_instance`，同时传递了参数`10`给构造方法`__init__`。
my_instance = MyClass(10)

# 当调用my_instance.my_method()时，self指向my_instance
result = my_instance.my_method()

# 输出
# Creating instance
# Initializing instance

元类（Metaclass）

在面向对象编程的世界里，对象的创建和管理是构建复杂系统的基础。 类本身也是对象，它们是由一种特殊的对象【元类（Metaclass）】所创建和管理的。

元类是面向对象语言中的一个高级概念，它不仅是类的模板，更是类的构造者。 在Python等动态语言中，元类扮演着至关重要的角色，它们定义了类的行为和创建过程。

在Python中，元类（Metaclass）是创建类的“类”，它们定义了如何创建类和如何构造实例。简而言之，如果你把普通的类比作制造对象的模板，那么元类就是制造这些模板的模板。

所有的类都继承自object，而object是由type创建的。type是Python中所有新式的元类，它提供了类创建的标准行为。在Python 3中，所有的类都是新式的，而Python 2中的类默认是旧式的，但可以通过继承object来变成新式的。

type本身也是一个类，由type的元类创建。这种递归的特性使得Python中的一切都是对象，包括类本身。

元类工作原理

type也是一个内置的工厂函数，可以用来创建新的类。

# 用type动态创建类
MyClass = type('MyClass', (BaseClass,), {'attribute1': value1, 'method1': function1})

自定义元类型

要涉及继承自type并重写其__new__或者__init__方法来控制如何创建或初始化新型态（即新建立一个class）

# 定义一个名为 Meta 的元素, 继承自 type
# 这是一个类的类。
class Meta(type):
    def __new__(cls, name, bases, dct):
        print('__new__方法，创建一个类！不是实例！类名：', name)
        # 在类定义中添加一个新方法
        dct['new_method'] = lambda self: 'Hello from metaclass'
        return super(Meta, cls).__new__(cls, name, bases, dct)

    def __init__(cls, name, bases, dct):
        # dct['new_method'] = lambda self: 'Hello from metaclass'
        print('__init__方法，创建一个类！不是实例！类名：', name)
        super().__init__(name, bases, dct)


# 使用 Meta 元素来定制 MyClass 类型
class MyClass(metaclass=Meta):
    pass


# 实例化 MyClass 将会触发 Meta 的 __new__
obj = MyClass()
print(obj.new_method())

# 输出：
# __new__方法，创建一个类！不是实例！类名： MyClass
# __init__方法，创建一个类！不是实例！类名： MyClass
# Hello from metaclass

在上面代码中：

• 1.首先声明了一个名为Meta的新型态，并且继承了内置型态type
• 2.然后重写了该型态(Meta) 的构造方法(__new__)。
• 3.当声明另外一种名为MyClass, 并指定其使用metaclass=Meta, Python将会在创建该MyClass时调用到由Meta提供的构造方法。

dct['new_method'] = lambda...在__init__方法中不起作用，原因如下：

• 1.执行时机不同：元类的__init__方法是在类对象已经被创建之后调用的。此时对传入参数dct的修改并不会影响到已经完成构造过程的类对象。换句话说，在通过元类型(Meta)构造完一个新类型(MyClass)之后再去尝试添加或修改属性、方法等内容，并不能改变已经生成好了结构和内容定义的那个类型。
• 2.参数差异：虽然既__new__又__init__都接收到了名为dct的字典参数，但只有在new()中对dct执行操作才能影响到最终生成的类型结构。当执行到init()时候, 类型已经被成功创建, 此刻dct参数更多地扮演着提供信息参考角色，并不能通过修改它来改变现有类型结构。

元类的作用

元类可以用来控制类的创建过程。你可以使用元类来修改类的定义，或者在类创建时添加额外的行为。以下是一些元类可能的应用场景：

• 1.注册机制：自动将类注册到某个字典或列表中，以便于查找或管理。
• 2.单例模式：确保一个类只有一个实例。
• 3.属性和方法的添加：在不修改类定义的情况下，为其添加额外的属性或方法。
• 4.子类检查：检查一个类是否是另一个类的子类。
• 5.自定义类的行为：修改类的创建过程，以实现自定义的行为。

旧式类（Old-style classes）

在Python 2中，如果你定义一个类没有明确指定基类，那么它就是旧式类。

新式类（New-style classes）

新式类的主要特点包括：

• 1.更灵活的属性管理：新式类使用__slots__属性来定义类级别的属性，这可以节省内存并防止不必要的属性添加。
• 2.更好的描述符支持：新式类支持更多的描述符协议，这使得属性和方法的管理更加灵活。
• 3.统一的基类：新式类提供了一个统一的基类object，这使得所有的类都有共同的祖先，简化了继承体系。