Python 多重继承时metaclass conflict问题解决与原理探究 _生活百科

背景最近有一个需求需要自定义一个多继承abc.ABC与django.contrib.admin.ModelAdmin两个父类的抽象子类，方便不同模块复用大部分代码，同时强制必须实现所有抽象方法，没想按想当然的写法实现多继承时，居然报错metaclass conflict：
In [1]: import abcIn [2]: from django.contrib import adminIn [3]: class MyAdmin(abc.ABC, admin.ModelAdmin):...:pass...:---------------------------------------------------------------------------TypeErrorTraceback (most recent call last)<ipython-input-3-b159bc04ec1b> in <module>----> 1 class MyAdmin(abc.ABC, admin.ModelAdmin):2pass3TypeError: metaclass conflict: the metaclass of a derived class must be a (non-strict) subclass of the metaclasses of all its bases一时之间疑惑满满，先是通过搜索快速找到了一个解决方案，但是却并没有弄明白问题的根本原因与解决方案的原理，最近终于有些时间可以深入探究一番，这里记录一下。PS: 本文所有讨论均基于Python3，不考虑Python2的部分差异之处。
什么是metaclass(元类)首先要弄清楚什么是metaclass，才可能明白metaclass conflict的真正含义。
类比普通class与metaclass这里采用class(类)和instance(实例)的关系来类比解释，如果要创建一个自定义class A，然后创建其实例，一般我们会这么写：
In [1]: class A:...:def test(self):...:print('call test')In [2]: a = A()In [3]: print(a, type(a))<__main__.A object at 0x7f9f95414970> <class '__main__.A'>如上我们自定义了class A，并且生成了class A的实例对象a，print语句的输出可以看出实例a的类型正是class A，此时如果我们进一步探究A的类型会发现:
【Python 多重继承时metaclass conflict问题解决与原理探究】In [10]: print(type(A))<class 'type'>A类型是 class type 。我们会说a是class A的实例，那以此类推可以说class A是class type的实例，或者换一种说法：class A的实例是a，class type的实例是A 。现在我们尝试定义metaclass：在python中class不仅能创建实例对象，其本身也是一个对象，普通class创建实例普通对象， metaclass(元类)则创建实例class对象。PS: 严格来说metaclass本身不一定要是一个class，它可以是任意可以返回class的callable对象，这里我们不做深入探讨。
自定义与使用metaclass在python中应该怎么定义一个metaclass呢，其实type就是一个metaclass，type是所有class的默认metaclass，而且所有自定义的metaclass 最终也都会使用到type来执行最后创建class的工作。事实上上面使用class A... 的语法定义类A时， Python解释器最终也是调用type来创建的class A，其等价于以下代码：
In [23]: def fn(self):...:print('call test')...:In [24]: A = type('A', (object, ), dict(test=fn))type创建class的签名如下：
type(name, bases, attrs)name: 要创建的class名称bases: 要继承的父类tuple(可以为空,但python3自定义class一般都默认继承object)attrs: 包含class定义属性名称和值的dict绝大多数情况下我们并不需要用到metaclass，极少数需要动态创建/修改class的复杂场景比如Django的ORM才需要用到这一技术。这里举一个metaclass简单使用示例，比如我们可以简单创建一个给class统一加上其创建时间的metaclass ，以满足需要时可以查看对应class首次创建时间的这个伪需求(仅为举本例而提的需求_)，如下AddCTimeMetaclass定义:
In [30]: from datetime import datetimeIn [31]: class AddCTimeMetaclass(type):...:def __new__(cls, name, bases, attrs):...:attrs['ctime'] = datetime.now()...:return super().__new__(cls, name, bases, attrs)...:In [32]: class B(metaclass=AddCTimeMetaclass):...:pass...:In [33]: B.ctimeOut[33]: datetime.datetime(2022, 10, 29, 1, 22, 46, 750176)在定义class B的时候，通过指定metaclass参数告诉解释器创建class B时不使用默认的type而是使用自定义的元类AddCTimeMetaclass 。
metaclass confict(元类冲突)的清晰含义初步定义了metaclass并了解简单使用之后，我们开始正式探究metaclass conflict，一个最简单触发metaclass conflict的例子如下：
In [42]: class M0(type):...:pass...:In [43]: class M1(type):...:pass...:In [44]: class A(metaclass=M0):...:pass...:In [45]: class B(metaclass=M1):...:pass...:In [46]: class C(A, B):...:pass...:---------------------------------------------------------------------------TypeErrorTraceback (most recent call last)<ipython-input-46-9900d594feda> in <module>----> 1 class C(A, B):2pass3TypeError: metaclass conflict: the metaclass of a derived class must be a (non-strict) subclass of the metaclasses of all its bases如上M0与M1为自定义metaclass，分别作为A、B的metaclass，当class C试图多继承A、B时就会出问题，从字面意思理解：子类的metaclass必须是其所有基类metaclass的(非严格)子类，看起来普通class的多继承和metaclass的多继承之间发生了什么问题。这段话具体怎么理解？我们已经知道A、B都分别具有自己的metaclass M0、M1 ，那么当C多继承A、B的时候C的metaclass应该是M0还是M1呢？由于M0、M1两者之间并没有继承关系，用哪个都不行，Python不知道怎么办，只能告诉你出问题了。

Python 多重继承时metaclass conflict问题解决与原理探究

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