元类是类的类，类是对象的模板，元类是类的模板，元类是用来创建类的，就像类是用来创建对象的一样。在 Python 中，一切皆对象，那么类也是对象，正如你用类来创建对象一样，也可以使用元类来创建类。

type 函数

我们知道 Python 中，一切皆对象，同样的道理，那么类也是对象，既然是对象，那么是什么类型呢？type 函数不是就可以返回一个对象的类型吗？那么我们来看看类的类型是什么：

class Student:
    pass

print(type(Student))  # <class 'type'>

从上面输出结果可以看出，类的类型是 type，这就是元类，元类是用来创建类的类，type 函数既可以返回一个对象的类型，也可以创建新的类型，也就是我们无需通过 class 关键字就可以定义类了，比如我们想要创建出 Student 类，可以通过 type 函数来创建。

如果类中包含方法，那么我们可以先定义该函数：

def print_hello(self):
    print(f"Hello, {self.name}!")

然后使用 type() 函数就可以创建 Student 类了：

Student = type('Student', (object,), dict(name='James', hello=print_hello))

s = Student()
s.hello()  # 输出: Hello, James!

print(type(Student)) # <class 'type'>
print(type(s))     # <class '__main__.Hello'>

上面代码中我们就通过 type() 函数创建了一个 Student 类，type() 函数依次传入 3 个参数：

• class 的名称
• 继承的父类集合，是一个 tuple 类型，也就是可以继承多个父类
• 第三个参数是一个包含属性或方法的字典

通过 type() 函数创建的类和直接用 class 关键字定义的类是完全一样的，事实上 Python 解释器遇到 class 定义时，仅仅也只是扫描一下 class 定义的语法，然后也是调用 type() 函数来创建出类。

当然我们也可以使用 lambda 函数来定义方法：

Student = type('Student', (object,), dict(name='James', hello=lambda self: f"Hello, {self.name}!"))

自定义元类

除了使用 type() 动态创建类以外，要控制类的创建行为，还可以使用 metaclass，也就是所谓的元类，元类允许你创建类或者修改类，换句话说，我们可以把类看成是元类创建出来的“实例”。

因为 metaclass 是类的模板，所以必须从 type 类型派生，比如现在我们来定义一个如下所示的元类：

# 定义一个元类，它继承自 type
class Meta(type):
    """__new_方法的参数：
    cls：当前准备创建的类的对象
    name：类的名字
    bases：类继承的父类集合
    dct：类的方法集合
    """
    def __new__(cls, name, bases, dct):
        # 在创建类时自动添加新的方法
        dct['greet'] = lambda self: f"Hello from {name}"
        return super().__new__(cls, name, bases, dct)

在上面代码中我们定义了一个 Meta 类，继承自 type，也就是说明了该类是一个元类，然后我们在该类中定义了一个 __new__ 的方法，该方法是用来定义如何实例化一个类的，比如我们这里定义了一个 greet 方法，也就是在创建类的时候会自动添加这个新的方法。需要注意的是如果该方法不返回任何值（或者说不返回对象实例），那么 __init__ 方法将不会被调用。

有了 Meta 元类后，我们在定义类的时候还要指示使用这个元类来定制类，需要传入关键字参数 metaclass：

# 使用元类创建类
class MyClass(metaclass=Meta):
    x = 5

# 创建一个实例
instance = MyClass()
print(instance.greet())  # 输出: Hello from MyClass

当我们传入关键字参数 metaclass 时，它指示 Python 解释器在创建 MyClass 时，要通过 Meta.__new__() 来创建，在此，我们可以修改类的定义，比如，加上新的方法，然后，返回修改后的定义。

那么这样去动态修改有什么意义呢？我们直接在类中定义这些方法不是更简单吗？当然正常情况下我们是不会去使用 metaclass 的，但还是有一些场景需要通过 metaclass 修改类定义的，最典型的一个场景就是 ORM。ORM 全称 Object Relational Mapping，即对象-关系映射，就是把关系数据库的一行映射为一个对象，也就是一个类对应一个表，这样，写代码更简单，不用直接操作 SQL 语句。要编写一个 ORM 框架，所有的类都只能动态定义，因为只有使用者才能根据表的结构定义出对应的类来，这个我们在后面的课程中会详细讲解。