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Python 的 abc 模块抽象基类（Abstract Base Classes)

article 2025/1/4 9:39:22

什么是 Python 的 abc 模块？

在 Python 中，abc 模块提供了抽象基类（Abstract Base Classes，简称 ABCs）的工具。抽象基类是一种用于定义规范的类，它不能被直接实例化，而是被其他类继承，并强制这些子类实现特定的方法。

为什么使用 abc 模块？

定义接口：通过抽象基类，可以定义一个类应该具备的方法或属性，而不需要实现这些方法。
类型检查：抽象基类可以被用于 isinstance() 和 issubclass() 检查，以确保某个类实现了特定的接口。
强制规范：子类必须实现抽象基类中定义的抽象方法，否则子类也会成为抽象类，不能被实例化。

如何使用 abc 模块？

1. 导入 abc 模块和 ABC 类以及 abstractmethod 装饰器：

   python
   from abc import ABC, abstractmethod
   

2. 创建一个抽象基类：

   python
   class MyAbstractClass(ABC):
       @abstractmethod
       def my_abstract_method(self):
           pass
   

3. 创建一个实现抽象基类的子类：

   python
   class MyClass(MyAbstractClass):
       def my_abstract_method(self):
           print("Implementation of the abstract method")
   

4. 尝试实例化抽象类（会报错）：

   python
    这会引发 TypeError
   abstract_instance = MyAbstractClass()
   

5. 实例化子类并调用方法：

   python
   my_instance = MyClass()
   my_instance.my_abstract_method()   输出: Implementation of the abstract method
   

 示例代码

python
from abc import ABC, abstractmethod

class Animal(ABC):
    @abstractmethod
    def sound(self):
        pass

class Dog(Animal):
    def sound(self):
        print("Woof")

class Cat(Animal):
    def sound(self):
        print("Meow")

 这里不能实例化抽象类
 animal = Animal()   会引发 TypeError

dog = Dog()
dog.sound()   输出: Woof

cat = Cat()
cat.sound()   输出: Meow


 其他功能

 抽象属性：可以使用 @property 和 @abstractmethod 装饰器来定义抽象属性。

  python
  from abc import ABC, abstractmethod

  class MyAbstractClass(ABC):
      @property
      @abstractmethod
      def my_abstract_property(self):
          pass
  

 抽象类的注册：可以将现有的类注册为抽象基类的虚拟子类，即使它们没有继承该抽象基类。

  python
  from abc import ABC, abstractmethod, abstractclassmethod

  class MyAbstractClass(ABC):
      @abstractmethod
      def do_something(self):
          pass

  @MyAbstractClass.register
  class MyClass:
      def do_something_else(self):
          pass

   这里 MyClass 被注册为 MyAbstractClass 的虚拟子类

总结

abc 模块是 Python 中实现抽象基类的重要工具，它帮助开发者定义类的接口，并确保子类实现这些接口，从而提高代码的可维护性和可读性。

虚拟子类在Python的抽象基类（ABC）中扮演着重要的角色，其作用和意义可以从以下几个方面来理解：

定义和注册：

虚拟子类是通过ABC的register()方法注册的类，它们不是通过继承ABC来成为其子类，而是通过注册机制。

作用和好处：

类型检查：允许类在issubclass()和isinstance()检查中被识别为ABC的子类，而不需要改变其继承关系。

兼容性：使现有类可以与ABC系统兼容，尤其适用于不能修改源码的第三方类。

灵活性：允许类实现多个“接口”，通过注册多个ABC来表示实现多种接口。

使用场景：

插件系统：允许开发者注册他们的类作为虚拟子类，无需继承ABC，只需实现所需方法。

第三方库：当类来自第三方库且已继承其他类时，可以通过注册为虚拟子类来兼容ABC。