Python中定义和使用抽象类

提起Java的抽象类大家都比较熟悉,Python中我们可以使用abc模块来构建抽象类,这里就为大家讲解在Python中定义和使用抽象类的方法

像java一样python也可以定义一个抽象类。

在讲抽象类之前，先说下抽象方法的实现。

抽象方法是基类中定义的方法，但却没有任何实现。在java中，可以把方法申明成一个接口。而在python中实现一个抽象方法的简单的方法是：

class Sheep（object）：
  def get_size(self):
    raise NotImplementedError

任何从Sheep继承下来的子类必须实现get_size方法。否则就会产生一个错误。但这种实现方法有个缺点。定义的子类只有调用那个方法时才会抛错。这里有个简单方法可以在类被实例化后触发它。使用python提供的abc模块。

import abc
class Sheep(object):
  __metaclass__ = abc.ABCMeta
  
  @abc.absractmethod
  def get_size(self):
    return

这里实例化Sheep类或任意从其继承的子类（未实现get_size）时候都会抛出异常。

因此，通过定义抽象类，可以定义子类的共同method（强制其实现）。

如何使用抽象类

import abc 

class A(object):
  __metaclass__ = abc.ABCMeta

  @abc.abstractmethod
  def load(self, input):
    return 

  @abc.abstractmethod
  def save(self, output, data):
    return

通过ABCMeta元类来创建一个抽象类, 使用abstractmethod装饰器来表明抽象方法

注册具体类

class B(object):
  
  def load(self, input):
    return input.read()

  def save(self, output, data):
    return output.write(data)

A.register(B)

if __name__ == '__main__':
  print issubclass(B, A)   # print True
  print isinstance(B(), A)  # print True

从抽象类注册一个具体的类

子类化实现

class C(A):

  def load(self, input):
    return input.read()

  def save(self, output, data):
    return output.write(data)
    
if __name__ == '__main__':
  print issubclass(C, A)   # print True
  print isinstance(C(), A)  # print True

可以使用继承抽象类的方法来实现具体类这样可以避免使用register. 但是副作用是可以通过基类找出所有的具体类

for sc in A.__subclasses__():
  print sc.__name__

# print C

如果使用继承的方式会找出所有的具体类，如果使用register的方式则不会被找出

使用__subclasshook__

使用__subclasshook__后只要具体类定义了与抽象类相同的方法就认为是他的子类

import abc

class A(object):
  __metaclass__ = abc.ABCMeta

  @abc.abstractmethod
  def say(self):
    return 'say yeah'

  @classmethod
  def __subclasshook__(cls, C):
    if cls is A:
      if any("say" in B.__dict__ for B in C.__mro__):
        return True
    return NotTmplementd

class B(object):
  def say(self):
    return 'hello'

print issubclass(B, A)   # True
print isinstance(B(), A)  # True
print B.__dict__      # {'say': <function say at 0x7f...>, ...}
print A.__subclasshook__(B) # True

不完整的实现

class D(A):
  def save(self, output, data):
    return output.write(data)

if __name__ == '__main__':
  print issubclass(D, A)   # print True
  print isinstance(D(), A)  # raise TypeError

如果构建不完整的具体类会抛出D不能实例化抽象类和抽象方法

具体类中使用抽象基类

import abc 
from cStringIO import StringIO

class A(object):
  __metaclass__ = abc.ABCMeta

  @abc.abstractmethod
  def retrieve_values(self, input):
    pirnt 'base class reading data'
    return input.read()


class B(A):

  def retrieve_values(self, input):
    base_data = super(B, self).retrieve_values(input)
    print 'subclass sorting data'
    response = sorted(base_data.splitlines())
    return response

input = StringIO("""line one
line two
line three
""")

reader = B()
print reader.retrieve_values(input)

打印结果

base class reading data
subclass sorting data
['line one', 'line two', 'line three']

可以使用super来重用抽象基类中的罗辑, 但会迫使子类提供覆盖方法.

抽象属性

import abc

class A(object):
  __metaclass__ = abc.ABCMeta

  @abc.abstractproperty
  def value(self):
    return 'should never get here.'

class B(A):
  
  @property
  def value(self):
    return 'concrete property.'

try:
  a = A()
  print 'A.value', a.value
except Exception, err:
  print 'Error: ', str(err)

b = B()
print 'B.value', b.value

打印结果,A不能被实例化，因为只有一个抽象的property getter method.

Error: ...
print concrete property

定义抽象的读写属性

import abc

class A(object):
  __metaclass__ = abc.ABCMeta

  def value_getter(self):
    return 'Should never see this.'

  def value_setter(self, value):
    return 

  value = abc.abstractproperty(value_getter, value_setter)

class B(A):
  
  @abc.abstractproperty
  def value(self):
    return 'read-only'

class C(A):
  _value = 'default value'

  def value_getter(self):
    return self._value

  def value_setter(self, value):
    self._value = value

  value = property(value_getter, value_setter)

try:
  a = A()
  print a.value
except Exception, err:
  print str(err)

try:
  b = B()
  print b.value
except Exception, err:
  print str(err)

c = C()
print c.value

c.value = 'hello'
print c.value

打印结果, 定义具体类的property时必须与抽象的abstract property相同。如果只覆盖其中一个将不会工作.

error: ...
error: ...
print 'default value'
print 'hello'

使用装饰器语法来实现读写的抽象属性, 读和写的方法应该相同.

import abc

class A(object):
  __metaclass__ = abc.ABCMeta

  @abc.abstractproperty
  def value(self):
    return 'should never see this.'

  @value.setter
  def value(self, _value):
    return 

class B(A):
  _value = 'default'

  @property
  def value(self):
    return self._value

  @value.setter
  def value(self, _value):
    self._value = _value

b = B()
print b.value    # print 'default'

b.value = 'hello'
print b.value    # print 'hello'

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