元對象

在計算機科學中，元對象（metaobject）是操縱、創建、描述或實現對象（包括自身）的對象。適用於元對象的對象叫做基礎對象。元對象可以定義的一些信息包括：基礎對象的類型、接口、類、方法、特性、解析樹等。元對象是計算機科學反射概念的例子，這裡的系統（通常在運行時間）能訪問它自己的內部結構。反射在根本上確使一個系統能現場重寫自身，在其運行時改變自己的實現^[1]。

元對象協議

元對象協議（MOP：metaobject protocol）提供了訪問和操縱對象系統的結構和行為的詞彙表即協議。元對象協議的典型功能包括^[2]：

• 創建或刪除一個新類，
• 創建一個新屬性或方法，
• 致使一個類繼承自一個不同的類（「變更類結構」），
• 產生或變更定義一個類的方法的代碼。

進一步的說，元對象協議不只是到底層實現的接口，轉而，通過元對象協議，對象系統是依據元對象系統而遞歸實現的，而它自身在理論上是依據元-元對象系統來實現的，以此類推直到任意一個基礎情況（對象系統的一個一致性狀態（英語：State (computer science)））被確定，協議就自身而言，是在這些實現層級之間的遞歸泛函聯繫。

元對象協議對立於伯特蘭·邁耶的開閉原則，它聲稱軟件對象系統，應當「開放擴展」而「關閉修改」。這個原則有效的劃分了，對其做出增加的擴展對象，和對其重定義的修改對象之間的不同，提出前者是需要的品質（「對象應當可以擴展來滿足將來使用情況的要求」），而後者是不需要的（「對象應當提供拒絕概要修訂的穩定的接口」）。元對象協議與之相反，透明的暴露對象的內部構成，和就系統自身而言的整個對象系統。實際上，這意味着編程者可以使用對象來重定義自身，可能要以非常複雜的方式。

以元對象協議方式實現對象系統，開放了徹底自主的重新設計的可能性，提供了深度靈活性，但介入了可能的複雜性，和難以理解的元穩定性問題（例如，對象系統不可以破壞性更新它自己的元對象協議，這是它的內部自我表示，但是某些更新的潛在破壞性要預測出來，是件不平凡之事，並可能難以推理），這依賴於想要的修改所傳播到的遞歸深度^[3]。由於這些原因，當元對象協議出現於一個語言之中的時候，通常被適度使用並用於特殊用途，比如以複雜方式轉換其他軟件或自身的軟件，例如在逆向工程中用到的那些軟件^[4]。

運行時間和編譯時間

在於運行時間不能獲得編譯的時候，元對象協議的實現就有額外的複雜性。例如，有可能通過這種協議變更類型層級，但是這麼做可能導致，用可替代類模型定義編譯的代碼出問題。一些環境找到了有創意的解決方法，比如通過在編譯時間處理元對象問題。一個好例子是OpenC++^[5]。語義網的面向對象模型，比多數標準對象系統更加動態，並一致於運行時間元對象協議。例如，在語義網中模型類被預期變更它們的相互關係，並有叫做分類器的一個特殊的推論引擎，可以驗證和分析演化中的類模型^[6]。

用途

第一個元對象協議，是在Xerox PARC開發的面向對象編程語言Smalltalk之中的元類。隨後的Common Lisp對象系統（CLOS），受到了Smalltalk的協議，還有Brian C. Smith（英語：Brian Cantwell Smith）在反射研究中提出的作為元循環求值器的3-Lisp的影響^[7]。CLOS模型，不像Smalltalk模型，允許一個類有多於一個超類；這引起了額外的複雜性，比如有解決某些對象實例的類沿襲（lineage）的問題。CLOS還允許動態多方法分派，這是通過泛化函數來處理的，而非Smalltalk的單一分派中的消息傳遞^[8]。描述Common Lisp中元對象協議的語義和實現的最有影響的圖書，是Gregor Kiczales（英語：Gregor Kiczales）等人的《元對象協議的藝術（英語：The Art of the Metaobject Protocol）》^[9]。

元對象協議還廣泛的用於軟件工程應用中。在幾乎所有的商業CASE、代碼重構和集成開發環境中，都有某種形式的元對象協議，用來表示和操縱設計工件^[10][11][12]。

元對象協議是實現面向方面編程的一種方式。很多MOP的早期創立者，包括Gregor Kiczales（英語：Gregor Kiczales），此後成為了面向切面編程的主要倡導者。PARC雇用了Kiczales等人，為不擁有原生元對象協議的Java設計了AspectJ（英語：AspectJ）。

參見

• 種類 (類型論)（英語：Kind (type theory)）
• 元類
• OJ（英語：OJ (programming tool)）
• Joose（英語：Joose (framework)），JavaScript元對象系統
• Moose，Perl元對象系統
• 統一建模語言：UML