为什么类会拥有其元类的属性？

telecomshy 2018-07-11 原文

最近在学习Python的一些设计模式，当看到用元类实现单例模式代码的时候，发现一个很有意思的问题，先看代码：

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

问题是_instances不是元类的属性吗？为什么可以通过cls._instances来访问？
stackoverflow有人曾提过相同的问题，点这里可以看。

具体的实现细节没有完全弄清楚。编写了一些实验的代码，如下：

class TopMeta(type):
    topmeta = 'topmeta'

class MetaBaseCls:
    metabasecls = 'metabasecls'
    
class UpperMeta(type, MetaBaseCls, metaclass=TopMeta):
    uppermeta = 'uppermeta'
    attr = 'uppermeta attr'

class BaseCls:
    basecls='basecls'
    attr = 'basecls attr'

class C(BaseCls, metaclass=UpperMeta):
    pass


C.basecls
C.uppermeta
C.metabasecls
C.attr
try:
    print(C.topmeta)
except Exception as e:
    print(e)

输出为：

'basecls'

'uppermeta'

'metabasecls'

'basecls attr'

type object 'C' has no attribute 'topmeta'

根据上面的实验，可以发现：

C会先在自身的继承链里查找，所以打印basecls attr，而不是uppermeta attr。
uppermeta和metabasecls都在其元类的继承链中，所以都可以找到。
topmeta是其元类的元类，并不在其元类的继承链中，所以找不到，会报错。

简单总结一些规律：
对象（注意这个对象包含实例和类）会先在自己的整个继承链里面寻找属性，如果没有找到，则会在它的类的继承链里面寻找属性，而类是元类的实例，换句话说，类的类是元类。所以类会先在自身的继承链里面查找属性，如果找不到，则到它的元类的继承链里面查找属性。

这里容易想不通的是按照以上解释，实例的继承链不就是其类的继承链吗？那不是重复了？
个人是这样理解，实例是通过object类创造出来，类是通过type类创造出来，所以本质上说实例和类是不同的东西，类有继承链，实例没有，只有自身的命名空间。所以对于实例来说，先在自己的命名空间里面查找属性，找不到，再在其类的继承链里寻找属性。
如果有不对的地方，请大家指出。