Python 简明教程
Python - Abstract Base Classes
在 Python 中， Abstract Base Class (ABC) 是一个不能直接实例化的类，旨在被子类化。ABC 通过提供所有子类都必须实现的通用接口，充当其他类别的蓝图。
它们是 object-oriented programming in Python 中的基本组成部分，它使开发人员能够为一组相关类定义和实施一致的 API。
Purpose of Abstract Base Classes
以下是 Abstract Base Classes of Python 的用途和功能的深入分析 −
Defining a Standard Interface
Abstract Base Class (ABC) 允许我们为其他类定义一个蓝图。该蓝图确保从 Abstract Base Class (ABC) 派生的任何类都通过提供一致的接口来实现某些方法。
以下是定义 Python 中抽象基类的标准接口的示例代码 −
from abc import ABC, abstractmethod
class Shape(ABC):
@abstractmethod
def area(self):
pass
@abstractmethod
def perimeter(self):
passEnforcing Implementation
当类从 Abstract Base Class (ABC) 继承时，它必须实现所有 abstract methods 。如果不实现，Python 就会引发 TypeError。以下是 Python 中执行抽象基类实现的示例 −
class Rectangle(Shape):
def __init__(self, width, height):
self.width = width
self.height = height
def area(self):
return self.width * self.height
def perimeter(self):
return 2 * (self.width + self.height)
# This will work
rect = Rectangle(5, 10)
# This will raise TypeError
class IncompleteShape(Shape):
passProviding a Template for Future Development
Abstract Base Class (ABC) 在多个开发人员可能处理代码库中不同部分的大型项目中很有用。它们为开发人员提供了一个明确的模板，以确保一致性和减少错误。
Facilitating Polymorphism
Abstract Base Class (ABC) 通过支持与来自不同类的对象进行操作的代码的开发，只要它们符合特定接口，就能使多态性成为可能。此能力简化了代码的扩展和维护。
以下是 Python 抽象基类中实现多态性的示例 −
def print_shape_info(shape: Shape):
print(f"Area: {shape.area()}")
print(f"Perimeter: {shape.perimeter()}")
square = Rectangle(4, 4)
print_shape_info(square)Note: 要执行上述示例代码，有必要定义标准接口和强制实现。
Components of Abstract Base Classes
Python 中的 Abstract Base Classes (ABCs) 包含几个关键组件，使它们能够为子类定义和强制实现接口。
这些组件包括 ABC 类、抽象方法装饰器以及其他一些用于创建和管理抽象基类的组件。以下是抽象基类的主要组成部分 −
-
ABC Class: 这个类来自 Python 的 Abstract Base Classes (ABCs) 模块，用作创建抽象基类的基础。从 ABC 派生的任何类都被认为是抽象基类。
-
'abstractmethod' Decorator: abc 模块中的这个装饰器用于将方法声明为抽象方法。这些方法在 ABC 中没有实现，并且必须在派生类中被覆盖。
-
'ABCMeta' Metaclass: 这是 ABC 使用的元类。它负责跟踪哪些方法是抽象的，并确保如果未实现任何抽象方法，则无法创建抽象基类的实例。
-
Concrete Methods in ABCs: 抽象基类还可以定义提供默认实现的具体方法。这些方法可以被子类使用或覆盖。
-
Instantiation Restrictions: ABC 的一个关键特性是，如果它们有任何抽象方法，则无法直接实例化它们。尝试实例化具有未实现抽象方法的 ABC 会引发一个“TypeError”。
-
Subclass Verification: Abstract Base Classes (ABCs) 可以使用 issubclass 函数验证给定类是否为子类，并可以使用 isinstance 函数检查实例。
Example of Abstract Base Classes in Python
以下示例显示了 ABC 如何强制方法实现、支持 polymorphism 以及为相关类提供清晰而一致的接口 −
from abc import ABC, abstractmethod
class Shape(ABC):
@abstractmethod
def area(self):
pass
@abstractmethod
def perimeter(self):
pass
def description(self):
return "I am a shape."
class Rectangle(Shape):
def __init__(self, width, height):
self.width = width
self.height = height
def area(self):
return self.width * self.height
def perimeter(self):
return 2 * (self.width + self.height)
class Circle(Shape):
def __init__(self, radius):
self.radius = radius
def area(self):
import math
return math.pi * self.radius ** 2
def perimeter(self):
import math
return 2 * math.pi * self.radius
def print_shape_info(shape):
print(shape.description())
print(f"Area: {shape.area()}")
print(f"Perimeter: {shape.perimeter()}")
shapes = [Rectangle(5, 10), Circle(7)]
for shape in shapes:
print_shape_info(shape)
print("-" * 20)
class IncompleteShape(Shape):
pass
try:
incomplete_shape = IncompleteShape()
except TypeError as e:
print(e)