Метаклассы

Итак, любой объект имеет структуру, состоящую из полей и методов. Объекты, имеющие одинаковую структуру и семантику, описываются од­ним классом, который и является, по сути, определением структуры объек­тов, порожденных от него.

В свою очередь, каждый класс, или описание, всегда имеет строгий шаблон, задаваемый языком программирования или выбранной объект­ной моделью. Он определяет, например, допустимо ли множественное наследование, какие существуют ограничения на именование классов, как описываются поля и методы, набор существующих типов данных и многое другое. Таким образом, класс можно рассматривать как объект, у которого есть свойства (имя, список полей и их типы, список методов, список аргументов для каждого метода и т.д.). Также класс может обладать поведением, то есть поддерживать методы. А раз для любого объекта су­ществует шаблон, описывающий свойства и поведение этого объекта, значит, его можно определить и для класса. Такой шаблон, задающий раз­личные классы, называется метаклассом.

Чтобы представить себе, что такое метакласс, рассмотрим пример не­кой бюрократической организации. Будем считать, что все классы в такой системе представляют собой строгие инструкции, которые описывают, что нужно сделать, чтобы породить новый объект (например, нанять нового служащего или открыть новый отдел). Как и полагается классам, они опи­сывают все свойства новых объектов (например, зарплату и профессио­нальный уровень для сотрудников, площадь и имущество для отделов) и их поведение (обязанности служащих и функции подразделений).

В свою очередь, написание новой инструкции можно строго регла­ментировать. Скажем, необходимо использовать специальный бланк, при­держиваться правил оформления и заполнить все обязательные поля (на­пример, номер инструкции и фамилии ответственных работников). Такая "инструкция инструкций" и будет представлять собой метакласс в ООП.

Итак, объекты порождаются от классов, а классы - от метакласса. Он, как правило, в системе только один. Но существуют языки програм­мирования, в которых можно создавать и использовать собственные метаклассы, например язык Python. В частности, функциональность мета­класса может быть следующая: при формировании класса он будет про­сматривать список всех методов в классе и, если имя метода имеет вид set_XXX или get_XXX, автоматически создавать поле с именем XXX, если такого не существует.

Поскольку метакласс сам является классом, то нет никакого смысла в создании "мета-мета-классов".

В языке Java также есть метакласс. Это класс, который так и называ­ется - Class (описывает классы), он располагается в основной библиоте­ке java.lang. Виртуальная машина использует его по прямому назначе­нию. Когда загружается очередной .class-файл, содержащий описание нового класса, JVM порождает объект класса Class, который будет хра­нить его структуру, Таким образом, Java использует концепцию метаклас­са в самых практических целях. С помощью Class реализована поддерж­ка статических (static) полей и методов. Наконец, этот класс содержит ряд методов, полезных для разработчиков. Они будут рассмотрены в следующих лекциях.