Python抽象基類的定義與使用方法
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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:
- register裝飾器
Sequence.register(tuple) Sequence.register(str) Sequence.register(range) Sequence.register(memoryview)
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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