python之抽象类&abc模块+虚拟子类&register

抽象类和接口：

java

我们先从java讲起，没有java基础的可以略过。

（挖坑） 

python

在python并没有抽象类之说，或者说抽象类=接口类（区别于接口）

继承有两种用途：

一：继承基类的方法，并且做出自己的改变或者扩展（代码重用）  

二：声明某个子类兼容于某基类，定义一个接口类Interface，接口类中定义了一些接口名（就是函数名）且并未实现接口的功能，子类继承接口类，并且实现接口中的功能

在python中实现接口类必须借助于 abc模块

abc模块

前言：

面向对象的设计中，抽象类，接口这些必不可少的东西，在python中是如何提现的呢？

python作为一个动态语言，没有强类型的检查，而是以鸭子类型的方式提现，在执行的时候python不严格要求你必须是继承指定的父类而来，只要在调用的时候你有相应的方法和属性就可以了，长的像鸭子你就是鸭子。

也正是基于python这样的特性，python中没有interface的概念。

interface并不是普遍存在的，而是作为一个特例出现在java中，为的是解决多继承的问题。

python支持多继承，自然没有这个需要了。

然而我们难免会有这样的需求：子类必须实现某些指定的方法和属性，否则就抛异常。使用一些笨方法自然是可以达到相同的效果，但是python为我们提供了abc模块。

what is abc:

import abc
print([i for i in dir(abc) if not i.startswith("__")])
['ABC', 'ABCMeta', 'WeakSet', 'abstractclassmethod', 'abstractmethod', 'abstractproperty', 'abstractstaticmethod', 'get_cache_token']

How use abc?

竟然没报错？

from abc import ABCMeta, abstractmethod


class Drawable(metaclass=ABCMeta):

    # @abstractmethod
    def size(self):
        return 'Drawable size'

    # @abstractmethod
    def draw(self, x, y, scale=1.0):
        pass

    def double_draw(self, x, y):
        self.draw(x, y, scale=2.0)

d=Drawable()

说明。这个接口类竟然可以实例化。

接下来，我们给这个接口类添加一个abstractmethod方法的时候

class Drawable(metaclass=ABCMeta):

    @abstractmethod
    def size(self):
        return 'Drawable size'

    # @abstractmethod
    def draw(self, x, y, scale=1.0):
        pass

    def double_draw(self, x, y):
        self.draw(x, y, scale=2.0)

d=Drawable()

它报错了：TypeError: Can't instantiate abstract class Drawable with abstract methods size

总结：有抽象方法的接口类才是不能实例化。

接下来，我们继续看继承关系

from abc import ABCMeta, abstractmethod


class Drawable(metaclass=ABCMeta):

    # @abstractmethod
    def size(self):
        return 'Drawable size'

    # @abstractmethod
    def draw(self, x, y, scale=1.0):
        pass

    def double_draw(self, x, y):
        self.draw(x, y, scale=2.0)


class Cicle(Drawable):
    # def size(self):
    #     return 'Cicle size'

    # def draw(self, x, y, scale=1.0):
    #     print(x * scale, y * scale)
    def paint(self):
        pass


c=Cicle()

成功了。=》告诉我们继承一个没有抽象方法的接口类，并不用重写也能实例化。毕竟没有抽象方法。

那有抽象方法的接口类呢？

1.继承有抽象方法的接口类但没有重写抽象方法=》报错

from abc import ABCMeta, abstractmethod


class Drawable(metaclass=ABCMeta):

    @abstractmethod
    def size(self):
        return 'Drawable size'

    # @abstractmethod
    def draw(self, x, y, scale=1.0):
        pass

    def double_draw(self, x, y):
        self.draw(x, y, scale=2.0)


class Cicle(Drawable):=====》继承但没有实现抽象方法

    def paint(self):
        pass

c=Cicle()

TypeError: Can't instantiate abstract class Cicle with abstract methods size

2，继承有抽象方法的接口类必须重写抽象方法

from abc import ABCMeta, abstractmethod


class Drawable(metaclass=ABCMeta):

    @abstractmethod
    def size(self):
        return 'Drawable size'

    # @abstractmethod
    def draw(self, x, y, scale=1.0):
        pass

    def double_draw(self, x, y):
        self.draw(x, y, scale=2.0)


class Cicle(Drawable):
    def size(self):
        return 'Cicle size'

    def paint(self):
        pass

c=Cicle()

成功了

3.继承有抽象方法的非接口类呢？

from abc import ABCMeta, abstractmethod

class Drawable:

    @abstractmethod
    def size(self):
        return 'Drawable size'

    # @abstractmethod
    def draw(self, x, y, scale=1.0):
        pass

    def double_draw(self, x, y):
        self.draw(x, y, scale=2.0)


class Cicle(Drawable):

    def paint(self):
        pass


c=Cicle()

成功====》单独存在抽象方法并没啥用

进阶：

1.ABC是python 3.4之后新增的类，之前必须使用metaclass=ABCMeta,现在多了一个简单的方法ABC

2.abc模块还定义了'abstractclassmethod', 'abstractproperty', 'abstractstaticmethod'三个装饰器，但是因为可以通过@abstractmethod上堆叠实现，就显得多余二废弃了。

from abc import *


class A(ABC):
    
    @property
    @abstractmethod
    def func(self):
        pass
    
    @abstractproperty
    def func2(self):
        pass
    
    @classmethod
    @abstractmethod
    def func3(cls):
        pass
    
    @abstractclassmethod
    def func4(cls):
        pass
    
    @staticmethod
    @abstractmethod
    def func5():
        pass
    
    @abstractstaticmethod
    def func6():
        pass
    

虚拟子类

注册虚拟子类的方式在抽象基类上调用register方法

注册的类就会变成抽象基类的虚拟子类，而且issubclass和isinstance等函数都能识别，但是注册的类并不会从抽象基类中继承任何方法。

虚拟子类不会继承注册的抽象基类，而且任何时候都不会检查子类是否符合抽象基类的接口（即使在实例化的时候也不会检查）。

作为抽象类的虚拟子类无需实现其需要的抽象方法

from abc import *
class A(metaclass=ABCMeta):
    @abstractmethod
    def func1(self):
        pass

@A.register
class B:
    def func2(self):
        pass


class C(A):
    def func2(self):
        pass

b=B()   #===》作为抽象类的虚拟子类无需实现其需要的抽象方法
# c=C()==>继承抽象类没有实现抽象方法报错
print("OK")

类的继承关系在一个特殊属性中制定--__mro__即方法解析顺序，这个属性会按顺序列出所有 ‘真实的’ 类和其超类。

from abc import *
class A(ABC):
    @abstractmethod
    def func1(self):
        pass
    
class B:
    def func1(self):
        pass


@A.register
class C(B):
    def func2(self):
        pass
    

b=B()
c=C()
print(issubclass(C,A))
print(isinstance(c,A))
print(isinstance(c,B))
# True
# True
# True

print(C.__mro__)
# (<class '__main__.C'>, <class '__main__.B'>, <class 'object'>)
# 没有A类