前言：

我們寫(xiě)Python基本不需要自己創(chuàng)建抽象基類(lèi)，而是通過(guò)鴨子類(lèi)型來(lái)解決大部分問(wèn)題?！读鲿车腜ython》作者使用了15年Python，但只在項(xiàng)目中創(chuàng)建過(guò)一個(gè)抽象基類(lèi)。我們更多時(shí)候是創(chuàng)建現(xiàn)有抽象基類(lèi)的子類(lèi)，或者使用現(xiàn)有的抽象基類(lèi)注冊(cè)。本文的意義在于，了解抽象基類(lèi)的定義與使用，可以幫助我們理解抽象基類(lèi)是如何實(shí)現(xiàn)的，為我們以后學(xué)習(xí)后端語(yǔ)言(比如Java、Golang)打下基礎(chǔ)。畢竟抽象基類(lèi)是編程語(yǔ)言通用設(shè)計(jì)。

1、定義抽象基類(lèi)的子類(lèi)

先回顧下什么是抽象基類(lèi)：Python的抽象基類(lèi)是指必須讓繼承它的子類(lèi)去實(shí)現(xiàn)它所要求的抽象方法的類(lèi)。

如下代碼定義了抽象基類(lèi)collections.MutableSequence的子類(lèi)：

import collections 
 
Card = collections.namedtuple('Card', ['rank', 'suit']) 
 
class FrenchDeck2(collections.MutableSequence): 
    ranks = [str(n) for n in range(2, 11)] + list('JQKA') 
    suits = 'spades diamonds clubs hearts'.split() 
 
    def __init__(self): 
        self._cards = [Card(rank, suit) for suit in self.suits 
                                        for rank in self.ranks] 
 
    def __len__(self): 
        return len(self._cards) 
 
    def __getitem__(self, position): 
        return self._cards[position] 
 
    def __setitem__(self, position, value):  # <1> 
        self._cards[position] = value 
 
    def __delitem__(self, position):  # <2> 
        del self._cards[position] 
 
    def insert(self, position, value):  # <3> 
        self._cards.insert(position, value) 

通過(guò)抽象基類(lèi)collections.MutableSequence源碼：

可以發(fā)現(xiàn)，它有三個(gè)抽象方法__setitem__ 、 __delitem__ 、insert，所以FrenchDeck2類(lèi)必須實(shí)現(xiàn)它們。而對(duì)于其他非抽象方法比如append、extend、pop等，則可以直接繼承無(wú)需實(shí)現(xiàn)。

注意：Python只會(huì)在運(yùn)行時(shí)實(shí)例化FrenchDeck2類(lèi)時(shí)真正檢查抽象方法的實(shí)現(xiàn)，如果未實(shí)現(xiàn)會(huì)拋出TypeError異常，提示Can't instantiate abstract class之類(lèi)的。

2、標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的抽象基類(lèi)

為了知道哪些抽象基類(lèi)可以使用，我們可以看看標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)。

collections.abc

collections.abc的抽象基類(lèi)如下圖所示：

Iterable、Container、Sized

這三個(gè)抽象基類(lèi)是最基礎(chǔ)的類(lèi)，各個(gè)集合都繼承了這三個(gè)抽象基類(lèi)。

• Itearble通過(guò)__iter__方法支持迭代
• Container通過(guò)__contains__方法支持in運(yùn)算符
• Sized通過(guò)__len__方法支持len()函數(shù)

Sequence、Mapping、Set

不可變集合類(lèi)型，各自都有可變的子類(lèi)。

MappingView

.items() 、.keys() 、 .values()返回的對(duì)象分別是ItemsView、KeysView和ValuesView的實(shí)例。

Callable、Hashable

為內(nèi)置函數(shù)isinstance提供支持，判斷對(duì)象能不能調(diào)用或散列。

Iterator

迭代器。

numbers

numbers的抽象基類(lèi)有以下幾種：

• Number
• Complex
• Real
• Rational
• Integral

這叫做數(shù)字塔，頂部是超類(lèi)，底部是子類(lèi)。比如使用isinstance(x, numbers.Integral)檢查一個(gè)數(shù)是不是整數(shù)，這樣代碼就能接受int、bool(int的子類(lèi))，再比如使用isinstance(x, numbers.Real)檢查浮點(diǎn)數(shù)，這樣代碼就能接受bool、int、float、fractions.Fraction。

3、定義抽象基類(lèi)

抽象基類(lèi)的示例代碼如下：

# BEGIN TOMBOLA_ABC 
 
import abc 
 
class Tombola(abc.ABC):  # <1> 
 
    @abc.abstractmethod 
    def load(self, iterable):  # <2> 
        """Add items from an iterable.""" 
 
    @abc.abstractmethod 
    def pick(self):  # <3> 
        """Remove item at random, returning it. 
        This method should raise `LookupError` when the instance is empty. 
        """ 
 
    def loaded(self):  # <4> 
        """Return `True` if there's at least 1 item, `False` otherwise.""" 
        return bool(self.inspect())  # <5> 
 
 
    def inspect(self): 
        """Return a sorted tuple with the items currently inside.""" 
        items = [] 
        while True:  # <6> 
            try: 
                items.append(self.pick()) 
            except LookupError: 
                break 
        self.load(items)  # <7> 
        return tuple(sorted(items)) 
 
 
# END TOMBOLA_ABC 

要點(diǎn)：

• 繼承abc.ABC
• 使用@abc.abstractmethod裝飾器標(biāo)記抽象方法
• 抽象基類(lèi)也可以包含普通方法
• 抽象基類(lèi)的子類(lèi)必須覆蓋抽象方法(普通方法可以不覆蓋)，可以使用super()函數(shù)調(diào)用抽象方法，為它添加功能，而不是從頭開(kāi)始實(shí)現(xiàn)

4、再看白鵝類(lèi)型

白鵝類(lèi)型的定義有一點(diǎn)難以理解，如果理解了虛擬子類(lèi)，就能加快理解白鵝類(lèi)型。虛擬子類(lèi)并不是抽象基類(lèi)的真正子類(lèi)，而是注冊(cè)到抽象基類(lèi)上的子類(lèi)，這樣Python就不會(huì)做強(qiáng)制檢查了。

注冊(cè)的方式有兩種：

• register方法

Python3.3以前只能使用register方法，比如collections.abc模塊的源碼中，把內(nèi)置類(lèi)型tuple、str、range和memoryview注冊(cè)為Sequence的虛擬子類(lèi)：

Sequence.register(tuple) 
Sequence.register(str) 
Sequence.register(range) 
Sequence.register(memoryview) 

• register裝飾器

把TomboList注冊(cè)為Tombola的虛擬子類(lèi)：

@Tombola.register 
class TomboList(list): 
    ... 

白鵝類(lèi)型和鴨子類(lèi)型是Python的動(dòng)態(tài)特性，它們的共同點(diǎn)是，只要長(zhǎng)的像，Python就不會(huì)做強(qiáng)制檢查，鴨子類(lèi)型是針對(duì)普通類(lèi)的子類(lèi)而言的，白鵝類(lèi)型是針對(duì)抽象基類(lèi)的虛擬子類(lèi)而言的。

參考資料：

《流暢的Python》第11章 接口：從協(xié)議到抽象基類(lèi)

到此這篇關(guān)于Python抽象基類(lèi)的定義與使用方法的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Python抽象基類(lèi)的定義與使用內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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