9.15 定義有可選參數的元類

問題

你想定義一個元類，允許類定義時提供可選參數，這樣可以控制或配置類型的創(chuàng)建過程。

解決方案

在定義類的時候，Python允許我們使用 ``metaclass``關鍵字參數來指定特定的元類。例如使用抽象基類：

from abc import ABCMeta, abstractmethod
class IStream(metaclass=ABCMeta):
    @abstractmethod
    def read(self, maxsize=None):
        pass

    @abstractmethod
    def write(self, data):
        pass

然而，在自定義元類中我們還可以提供其他的關鍵字參數，如下所示：

class Spam(metaclass=MyMeta, debug=True, synchronize=True):
    pass

為了使元類支持這些關鍵字參數，你必須確保在 __prepare__() , __new__() 和 __init__() 方法中都使用強制關鍵字參數。就像下面這樣：

class MyMeta(type):
    # Optional
    @classmethod
    def __prepare__(cls, name, bases, *, debug=False, synchronize=False):
        # Custom processing
        pass
        return super().__prepare__(name, bases)

    # Required
    def __new__(cls, name, bases, ns, *, debug=False, synchronize=False):
        # Custom processing
        pass
        return super().__new__(cls, name, bases, ns)

    # Required
    def __init__(self, name, bases, ns, *, debug=False, synchronize=False):
        # Custom processing
        pass
        super().__init__(name, bases, ns)

討論

給一個元類添加可選關鍵字參數需要你完全弄懂類創(chuàng)建的所有步驟，因為這些參數會被傳遞給每一個相關的方法。__prepare__() 方法在所有類定義開始執(zhí)行前首先被調用，用來創(chuàng)建類命名空間。通常來講，這個方法只是簡單的返回一個字典或其他映射對象。__new__() 方法被用來實例化最終的類對象。它在類的主體被執(zhí)行完后開始執(zhí)行。__init__() 方法最后被調用，用來執(zhí)行其他的一些初始化工作。

當我們構造元類的時候，通常只需要定義一個 __new__() 或 __init__() 方法，但不是兩個都定義。但是，如果需要接受其他的關鍵字參數的話，這兩個方法就要同時提供，并且都要提供對應的參數簽名。默認的 __prepare__() 方法接受任意的關鍵字參數，但是會忽略它們，所以只有當這些額外的參數可能會影響到類命名空間的創(chuàng)建時你才需要去定義 __prepare__() 方法。

通過使用強制關鍵字參數，在類的創(chuàng)建過程中我們必須通過關鍵字來指定這些參數。

使用關鍵字參數配置一個元類還可以視作對類變量的一種替代方式。例如：

class Spam(metaclass=MyMeta):
    debug = True
    synchronize = True
    pass

將這些屬性定義為參數的好處在于它們不會污染類的名稱空間，這些屬性僅僅只從屬于類的創(chuàng)建階段，而不是類中的語句執(zhí)行階段。另外，它們在 __prepare__() 方法中是可以被訪問的，因為這個方法會在所有類主體執(zhí)行前被執(zhí)行。但是類變量只能在元類的 __new__() 和 __init__() 方法中可見。