python基础第十九课--OOP定义一个接口或抽象基类（小白piao分享）

程序员文章站 2022-07-14 18:59:46

...

抽象基类：

1、核心特征：
抽象基类的核心是不能直接进行实例化，如果尝试对抽象基类进行实例化，将会得到如下的结果：

from abc import ABCMeta,abstractmethod
class Istream(metaclass=ABCMeta):
    @abstractmethod
    def read(self,maxbytes = -1):
        pass
    @abstractmethod
    def write(self):
        pass

io = Istream()
#TypeError: Can't instantiate abstract class Istream with abstract methods read, write

    2、功能：
         可以在此之上进行类型检查，并确保在子类中实现特定的办法。用来给其他类当做基类使用，这些子类需要实现基类中要求的那些方法。换句话说，就是强制规定所需的编程接口。
         如果子类并未实现抽象基类中提及的所有方法，则会出现如下问题：

from abc import ABCMeta,abstractmethod
class Istream(metaclass=ABCMeta):
    @abstractmethod
    def read(self,maxbytes = -1):
        pass
    @abstractmethod
    def write(self):
        pass
#io = Istream()#TypeError: Can't instantiate abstract class Istream with abstract methods read, write

class IoMethod(Istream):
    def read(self,maxbytes = -1):
        print('1')

io = IoMethod()
#TypeError: Can't instantiate abstract class IoMethod with abstract methods write
#报错说白了就是说基类中的write方法没有被重写！如果连read都不写只写一个pass，那就以此类推会报错：
'''
class IoMethod(Istream):
    pass
'''
#TypeError: Can't instantiate abstract class IoMethod with abstract methods read,write

产生上述问题的原因也很简单，子类会继承父类的方法，但是由于父类中的方法为抽象方法在子类中未重写，所以这也是可以理解的。
上述还有一个问题：如果抽象类中假如说小白将一个重整方法__write()添加在其中会怎样？如下：

from abc import ABCMeta,abstractmethod
class Istream(metaclass=ABCMeta):
    @abstractmethod
    def read(self,maxbytes = -1):
        pass
    @abstractmethod
    def __write(self):
        pass

#io = Istream()#TypeError: Can't instantiate abstract class Istream with abstract methods read, write

class IoMethod(Istream):
    def read(self,maxbytes = -1):
        print('1')
    def __write(self):#注意这里！！！这是一个基类中的重整方法（私有方法）
        print('2')
io = IoMethod()
#请仔细看下报错原因：
#TypeError: Can't instantiate abstract class IoMethod with abstract methods _Istream__write

所以，这里怎么办呢？有同学会说，为这个私有方法再设计一个get方法：

from abc import ABCMeta,abstractmethod
class Istream(metaclass=ABCMeta):
    @abstractmethod
    def read(self,maxbytes = -1):
        pass
    @abstractmethod
    def __write(self):
        pass
    @abstractmethod
    def get_write(self):
        self.__write()

这样就可以吗？答案是不行：因为抽象基类的所有方法都需要在子类中实现，没办法逃避只设计get不管__write(),换句话说，两种方法都得设计，另外：你在抽象类中如上写get方法，在子类中还是得重写这个方法，所以基类中的self.__write没有任何作用。那如下这样是否可以：

from abc import ABCMeta,abstractmethod
class Istream(metaclass=ABCMeta):
    @abstractmethod
    def read(self,maxbytes = -1):
        pass
    @abstractmethod
    def __write(self):
        pass
	#注意这行没有abs装饰器了
    def get_write(self):
        self.__write()

这样想问题同样片面了，__write()还是没有定义啊。那怎么办呢？很多同学到这里就想着放一放再说了，可是，一鼓作气打下来才是学习的必经之路。

不妨试试这样是否可以：

from abc import ABCMeta,abstractmethod
class Istream(metaclass=ABCMeta):
    @abstractmethod
    def read(self,maxbytes = -1):
        pass
    @abstractmethod
    def __write(self):
        pass

class IoMethod(Istream):
    def read(self,maxbytes = -1):
        print('1')
    def _Istream__write(self):#这样做并不安全，是代码健壮性非常差，非常脆弱的代码结构。
        print('hello')
io = IoMethod()
io._Istream__write()# 打印了hello，并且没有了异常

有些好问的同学可能又会问道，那怎么证明这个_Istream__write()就是抽象基类的方法呢？万一是自己类中定义的呢？这个问题显而易见，如果是自己类中重新定义的，那么父类（抽象基类）中的__write()你重写了么？如果没有重写？为什么不会报异常出来呢？咱们很早就说过了，抽象类中的所有方法都是需要在子类中重写的。
但是上过课的同学（有需要的同学，请联系小白piao。）知道，这个东西这样子做，真的好吗？真的安全吗？答案当然是不安全的，所以当我们在设计应用层而非底层的类时，尽量不要在抽象类中出现私有（名称重整）方法

上文提到，抽象基类是为了强制规定所需的接口的。有些同学会问：那么在其子类中是否允许定义基类中没有的方法呢？

from abc import ABCMeta,abstractmethod
class Istream(metaclass=ABCMeta):
    @abstractmethod
    def read(self,maxbytes = -1):
        pass
    @abstractmethod
    def write(self):
        pass

class IoMethod(Istream):
    def read(self,maxbytes = -1):
        print('1')
    def write(self):
        print('2')
    def serialsize(self):
        pass

io = IoMethod()

上边不会报错，证明可以再子类中扩充其他方法，所以，这个概念的意思是：必须要定义抽象基类中的所有方法，但是可以扩展其他方法。换个角度，这个问题其实有点幼稚，仔细想想，如果子类只能写抽象基类中有的方法，那么为何还需要定义抽象基类呢？子类只是定义了父类的方法。这里注意，重点是为了为子类限定一些必须定义的接口。

3、讨论：
抽象基类允许其他类向其注册，然后实现所需要的接口：

class Istream(metaclass=ABCMeta):
    @abstractmethod
    def read(self,maxbytes = -1):
        pass
    @abstractmethod
    def write(self):
        pass
        
class PrtMethod:
    def prtInfo(self):
        print(self.__dict__)

Istream.register(PrtMethod)
pt = PrtMethod()
print(isinstance(pt,Istream))#True