Python class 抽象类与元类详解

我就是我 2022-05-31 14:25 193阅读 0赞

## 抽象基类 ##

要定义抽象基类，需要使用abc模块。该模块定义了一个元类(ABCMeta)和一组装饰器`@abstractmethod,@abstractproperty`。可以按如下方式使用

from abc import ABCMeta,abstractmethod,abstractproperty
    
    class People:
        __metaclass__ = ABCMeta
    
        @abstractmethod
        def set_name(self):
            pass
    
        @abstractproperty
        def pro(self):
            pass

*  1
 *  2
 *  3
 *  4
 *  5
 *  6
 *  7
 *  8
 *  9
 *  10
 *  11
 *  12

要定义抽象类，需要将[元类][Link 1]设置为`ABCMeta`。这一步是必须的，因为抽象类的实现离不开元类。在抽象类中，`@abstractmethod和@abstractproperty`装饰的方法/特性其子类必须实现。

抽象类并不能直接实例化。

f = People()  #TypeError: Can't instantiate abstract class Student with abstract methods pro, set_name

*  1

这一限制也适用于派生类。如果类Foo1继承了Foo，但是Foo1没有实现Foo中的抽象方法，当创建Foo1的实例时，会生成类似的错误。

class Student(People):
        pass
    f = Student() #TypeError: Can't instantiate abstract class Student with abstract methods pro, set_name

*  1
 *  2
 *  3

尽管抽象类会在实现的方法和特性上强制实施规则，但它不会对参数和返回值进行一致性检查。所以，抽象类不会检查子类是否使用了与抽象方法相同的参数和返回值。

虽然抽象类无法实例化，但是它可以决定子类中必须实现的方法和特性。而且，基类中的抽象方法/特性仍然可以从子类中调用。

class Student(People):
        def set_name(self,name):                #参数个数不同
            print super(Student,self).set_name()#调用基类中的抽象方法
            print 'Student,set_name = %s'%name
            return True                         #返回值不同
    
        def pro(self,tmp = ''):                 #参数不同,特性->方法也是可以的,因为特性是一种特殊的函数
            print super(Student,self).pro       #调用基类中的特性
            print 'Student,pro,tmp = %s'%tmp    
            return True                         #返回值不同

*  1
 *  2
 *  3
 *  4
 *  5
 *  6
 *  7
 *  8
 *  9
 *  10

>>> f = Student()
    >>> f.set_name('xiaohong')
    None
    Student,set_name = xiaohong
    >>> f.pro()
    None
    Student,pro,tmp = Null

*  1
 *  2
 *  3
 *  4
 *  5
 *  6
 *  7

## 类注册 ##

抽象基类支持对已经存在的类进行注册，使其属于该基类，使用register()进行注册。

> 如向抽象基类A注册类B，`A.register(B)` 。

向抽象基类注册某个类时，对于注册类的实例，涉及抽象基类的类型检查操作(isinstance,issubclass)将返回True。

向抽象类注册某个类时，不会检查该类是否实现了抽象方法/特性。这种注册只影响类型检查，它不会向注册的类进行额外的错误检查。

from abc import ABCMeta,abstractmethod,abstractproperty
    
    class People(object):
        __metaclass__ = ABCMeta
        @abstractmethod
        def set_name(self):
            pass
    
    class Foo(object):#没有实现抽象方法set_name
        pass
    
    #print People,type(People),type(type(People)),People.__metaclass__
    #print Foo,type(Foo),type(type(Foo))
    f = Foo()
    print isinstance(f,People)     #False
    print isinstance(f,Foo)        #True
    
    print issubclass(Foo,People)   #False
    print issubclass(Foo,object)   #True
    print issubclass(People,object)#True
    
    People.register(Foo)           #向People抽象基类注册,让Foo属于People
    print isinstance(f,People)     #True
    print isinstance(f,Foo)        #True
    
    print issubclass(Foo,People)   #True
    print issubclass(Foo,object)   #True
    print issubclass(People,object)#True

*  1
 *  2
 *  3
 *  4
 *  5
 *  6
 *  7
 *  8
 *  9
 *  10
 *  11
 *  12
 *  13
 *  14
 *  15
 *  16
 *  17
 *  18
 *  19
 *  20
 *  21
 *  22
 *  23
 *  24
 *  25
 *  26
 *  27
 *  28

Python的内置类型组织到一个相对扁平的层次结构中。如int,float，可以看到他们直接继承自所有对象的根(object)，而不是表示数字的中间基类。因此很难编写程序来根据类型检查和操作对象。抽象类机制解决了这一难题，它允许将已存在的对象组织到用户定义的类型层次结构中。

[Link 1]: http://blog.csdn.net/lis_12/article/details/53837491