Introducción a las metaclases en Python

Crear metaclases personalizadas

En Python, podemos personalizar el proceso de creación de clases pasando la palabra clave metaclass en la definición de la clase. También puede hacerse heredando de una clase que ya haya definido esta palabra clave.

class MyMeta(type):
    pass

class MyClass(metaclass=MyMeta):
    pass

class MySubclass(MyClass):
    pass
Con la tecnología de

Como puedes ver abajo, el tipo de la clase MyMeta es type y el tipo de MyClass y MySubClass es MyMeta.

print(type(MyMeta))
print(type(MyClass))
print(type(MySubclass))
Con la tecnología de

<class 'type'>
<class '__main__.MyMeta'>
<class '__main__.MyMeta'>
Con la tecnología de

Si al definir una clase no se especifica metaclase, se usará por defecto la metaclase type. Si se indica una metaclase y no es una instancia de type(), entonces se usa directamente como metaclase.

__new__ y __init__

Las metaclases también pueden definirse de dos formas, como se muestra a continuación. Explicamos la diferencia enseguida.

class MetaOne(type):
    def __new__(cls, name, bases, dict):
        pass

class MetaTwo(type):
    def __init__(self, name, bases, dict):
        pass
Con la tecnología de

__new__ se usa cuando quieres definir el diccionario o la tupla de bases antes de que se cree la clase. El valor de retorno de __new__ suele ser una instancia de cls. __new__ permite a las subclases de tipos inmutables personalizar la creación de instancias y puede sobreescribirse en metaclases personalizadas para ajustar la creación de clases. __init__ se llama normalmente después de que el objeto se haya creado para inicializarlo.

Método __call__ de la metaclase

Según la documentación oficial, también podemos sobreescribir otros métodos de clase definiendo un método __call__() personalizado en la metaclase que permita un comportamiento propio cuando se llama a la clase.

Método __prepare__ de la metaclase

Según el modelo de datos de Python

Una vez identificada la metaclase adecuada, se prepara el espacio de nombres de la clase. Si la metaclase tiene un atributo __prepare__, se llama como namespace = metaclass.__prepare__(name, bases, **kwds) (donde los argumentos con nombre adicionales, si los hay, provienen de la definición de la clase). Si la metaclase no tiene atributo __prepare__, el espacio de nombres de la clase se inicializa como una asignación ordenada vacía. - docs.python.org

Patrón singleton con una metaclase

Es un patrón de diseño que restringe la instanciación de una clase a un único objeto. Puede ser útil, por ejemplo, al diseñar una clase de conexión a base de datos: quizá quieras tener una sola instancia de la clase de conexión.

class SingletonMeta(type):
    _instances = {}
    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        if cls not in cls._instances:
            cls._instances[cls] = super(SingletonMeta,cls).__call__(*args, **kwargs)
        return cls._instances[cls]

class SingletonClass(metaclass=SingletonMeta):
    pass
Con la tecnología de

Conclusión

En este artículo has aprendido qué son las metaclases y cómo implementarlas en tus programas en Python. Las metaclases pueden aplicarse, entre otros usos, al registro de clases en el momento de su creación, al registro de logs y al perfilado. Son conceptos bastante abstractos y quizá te preguntes si realmente necesitas usarlos. El veterano pythonista Tim Peters lo resume muy bien.

"Las metaclases son una magia más profunda de la que el 99% de los usuarios debería preocuparse. Si te preguntas si las necesitas, no las necesitas (las personas que realmente las necesitan lo saben con certeza y no necesitan que se les explique por qué)." - realpython

Si quieres seguir aprendiendo Python, empieza el itinerario de habilidades Python Programming de DataCamp y echa un vistazo a nuestro tutorial sobre clases en Python.

Referencias

Enlace uno

Enlace dos