元类（例如在Python中）的实际应用实例

Question

我正在学习Python中的 metaclass（类的类）。我觉得这是一个非常强大的技术，我想找一些好的应用实例。我希望能得到一些真实世界中使用metaclass的有用例子的反馈。我并不是在寻找如何编写metaclass的示例代码（网上有很多没用的metaclass例子），而是想要一些你们实际应用过的例子，并且这些例子确实是合适的解决方案。规则是：不要理论上的可能性，而是要在真实应用中看到metaclass的实际运用。

我先分享我知道的一个例子：

• Django模型，用于声明式编程，其中基础类Model使用metaclass来根据属性定义填充模型对象的有用ORM功能。

期待你们的分享。

Answer 1

Python实现的协议缓冲区（Protocol Buffers）使用元类来生成表示你数据格式的Python绑定。来自教程：

每个类中重要的一行是 __metaclass__ = reflection.GeneratedProtocolMessageType。虽然Python元类的工作原理超出了这个教程的范围，但你可以把它们想象成创建类的模板。在加载时，GeneratedProtocolMessageType 元类会使用指定的描述符来创建你需要的所有Python方法，以便处理每种消息类型，并将这些方法添加到相关的类中。这样，你就可以在代码中使用这些已经填充完整的类了。

Answer 2

在Python 2.6和3.1版本中，Python的标准库提供了一个叫做abc.ABCMeta的东西，这是一种用于抽象基类（"ABCs"）的元类。使用这个元类的类可以用@abstractmethod和@abstractproperty来定义抽象方法和属性。这个元类会确保派生类（也就是从这个类继承的类）必须重写这些抽象的方法和属性。

另外，那些实现了这个抽象基类但并没有直接继承它的类，也可以注册为实现了这个接口，这样issubclass和isinstance就能正常工作。

举个例子，collections模块定义了一个叫做Sequence的抽象基类。它还调用了Sequence.register(tuple)来把内置的tuple类型注册为一个Sequence，即使tuple并没有直接继承自Sequence。

Answer 3

FormEncode 的验证器和 Turbogears / Tosca 的小部件。

你可能还会对 类 装饰器 感兴趣：这些装饰器可以用最新版本来编写，并且可以处理很多以前需要用元类来解决的情况。