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我們寫Python基本不需要自己創(chuàng)建抽象基類，而是通過鴨子類型來解決大部分問題。《流暢的Python》作者使用了15年Python，但只在項目中創(chuàng)建過一個抽象基類。我們更多時候是創(chuàng)建現(xiàn)有抽象基類的子類，或者使用現(xiàn)有的抽象基類注冊。本文的意義在于，了解抽象基類的定義與使用，可以幫助我們理解抽象基類是如何實現(xiàn)的，為我們以后學(xué)習(xí)后端語言(比如Java、Golang)打下基礎(chǔ)。畢竟抽象基類是編程語言通用設(shè)計。

1、定義抽象基類的子類

先回顧下什么是抽象基類：Python的抽象基類是指必須讓繼承它的子類去實現(xiàn)它所要求的抽象方法的類。如下代碼定義了抽象基類collections.MutableSequence的子類：

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) 

通過抽象基類collections.MutableSequence源碼：

可以發(fā)現(xiàn)，它有三個抽象方法__setitem__ 、 __delitem__ 、insert，所以FrenchDeck2類必須實現(xiàn)它們。而對于其他非抽象方法比如append、extend、pop等，則可以直接繼承無需實現(xiàn)。

注意：Python只會在運行時實例化FrenchDeck2類時真正檢查抽象方法的實現(xiàn)，如果未實現(xiàn)會拋出TypeError異常，提示Can't instantiate abstract class之類的。

2、標(biāo)準(zhǔn)庫中的抽象基類

為了知道哪些抽象基類可以使用，我們可以看看標(biāo)準(zhǔn)庫。

collections.abc

collections.abc的抽象基類如下圖所示：

Iterable、Container、Sized

這三個抽象基類是最基礎(chǔ)的類，各個集合都繼承了這三個抽象基類。

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

Sequence、Mapping、Set

不可變集合類型，各自都有可變的子類。

MappingView

.items() 、.keys() 、 .values()返回的對象分別是ItemsView、KeysView和ValuesView的實例。

Callable、Hashable

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

Iterator

迭代器。

numbers

numbers的抽象基類有以下幾種：

• Number
• Complex
• Real
• Rational
• Integral
  

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

3、定義抽象基類

抽象基類的示例代碼如下：

# 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：

• 繼承abc.ABC

• 使用@abc.abstractmethod裝飾器標(biāo)記抽象方法
• 抽象基類也可以包含普通方法
• 抽象基類的子類必須覆蓋抽象方法(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，而不是從頭開始實現(xiàn)

4、再看白鵝類型

白鵝類型的定義有一點難以理解，如果理解了虛擬子類，就能加快理解白鵝類型。虛擬子類并不是抽象基類的真正子類，而是注冊到抽象基類上的子類，這樣Python就不會做強制檢查了。

注冊的方式有兩種：

• 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)置類型tuple、str、range和memoryview注冊為Sequence的虛擬子類：

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

• register裝飾器

把TomboList注冊為Tombola的虛擬子類：

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

白鵝類型和鴨子類型是Python的動態(tài)特性，它們的共同點是，只要長的像，Python就不會做強制檢查，鴨子類型是針對普通類的子類而言的，白鵝類型是針對抽象基類的虛擬子類而言的。

參考資料：

《流暢的Python》第11章 接口：從協(xié)議到抽象基類

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

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