Для чего нужны метаклассы Python?

Я использую метаклассы с некоторой частотой, и они являются чрезвычайно мощным инструментом. Иногда ваше решение проблемы может быть более элегантным, меньше кода, с ними, чем без них.

Чаще всего я использую метаклассы, это постобработка атрибутов класса во время создания класса. Например, установка атрибута name на объекты, где это уместно (например, как может работать Django ORM):

class AutonamingType(type):
    def __init__(cls, name, bases, attrs):
        for k,v in attrs.iteritems():
            if getattr(v, '__autoname__', False):
                v.name = k

class Autonamer(object):
    __metaclass__ = AutonamingType

Если у вас это в качестве инструмента, и вы используете класс, который должен знать свое name, прежде чем он сможет do_something():

class Foo(object):
    __autoname__ = True
    def __init__(self, name=None):
        self.name = name
    def do_something(self):
        if self.name is None:
            raise ValueError('name is None')
        # now, do something

В остальном ваш код может различаться между этим:

class Bar(object):
    myfoo1 = Foo('myfoo1')
    myfoo2 = Foo('myfoo2')
    myfoo3 = Foo('myfoo3')

и этим:

class Baaz(Autonamer):
    myfoo1 = Foo()
    myfoo2 = Foo()
    myfoo3 = Foo()

, уменьшая таким образом дублирование (и вероятность того, что имя переменной и присваиваемое имя могут выйти из синхронизации).

Если вы ищете примеры использования механизма метакласса, то можете ознакомиться с исходным кодом django.forms.

Декларативный стиль определения формы реализован через метакласс.

Взгляните на исходники Django - например, там для генерации моделей используются метаклассы.

http://code.djangoproject.com/wiki/DynamicModels

Внутри Django использует метаклассы, чтобы создавать модели на основе класса вы предоставить в вашем исходном коде. Без вдаваясь в слишком много деталей, что означает, что вместо твоих занятий будучи настоящими моделями, Джанго получает описание вашего класса, который он использует для создания модели в своей place.

Вероятно, нет ничего, что можно было бы сделать исключительно с метаклассами, но для некоторых людей (в том числе и для меня) это интересный инструмент, который можно использовать. Просто будьте осторожны, не злоупотребляйте, т.к. это может быть хитро.

Например, я использовал метапрограммирование в одном из недавних проектов. Это был лист калькуляции OpenOffice, который, используя некоторые макросы pyUNO, генерирует некоторые файлы с информацией. Был один лист, который представляет пользователю информацию, которую нужно заполнить, а другие можно использовать для описания типа элементов и их свойств. Затем пользователь может выбрать количество элементов и тип каждого из них и сгенерировать файлы. Макрос создаст класс с помощью метапрограммирования в соответствии с конфигурацией на каждом листе. Затем пользователь может инстанцировать каждый класс и генерировать объекты.

Это можно сделать и без метапрограммирования, но мне показалось естественным использовать для этого возможности метапрограммирования.

Они редко нужны, но бывают полезны там, где вы хотите добавить поведение к основному поведению объекта -- сравните Aspect Oriented Programming, или инструменты, выполненные в фреймворках персистентности, таких как Hibernate.

Например, вам может понадобиться класс, который сохраняет или регистрирует каждый новый объект.

Добавьте дополнительную гибкость в программировании:

Но согласно этому программирование на Python, возможно, вам не понадобится ( пока )

Метаклассы - это более глубокое волшебство, чем 99% пользователей, о которых стоит беспокоиться. Если вы задаётесь вопросом, нужны ли они вам, то нет (люди, которые действительно нуждаются в них, знают с уверенностью, что они нуждаются в них, и не нуждаются в объяснении почему)

-- Python Guru Tim Peters