java鸭子类型,Python高级编程技巧（鸭子类型、抽象基类、type和isinstance、类属性和实例属性查找顺序、自省机制）...

Myth丶恋晨 2023-01-13 10:28 89阅读 0赞

一、鸭子类型与多态

多态：

定义时的类型和运行时的类型不一样，就成为多态。

鸭子类型：

多态的概念是应用于Java和C\#这一类强类型语言中，而Python崇尚“鸭子类型”。

动态语言调用实例方法时不检查类型，只要方法存在，参数正确，就可以调用。这就是动态语言的“鸭子类型”，它并不要求严格的继承体系，一个对象只要“看起来像鸭子，走起路来像鸭子”，那它就可以被看做鸭子。

比方说，我们在扩展一个已有列表的时候，使用li.extend(seq)，参数seq只要是一个可迭代的对象就可以了，比如元组、字符串或其它列表，并没有规定具体的某种格式，这就是说只要看起来像“鸭子”(可迭代)，就可以使用。

再举个例子：

class Cat(object): def info(self): print('cat') class Dog(object): def info(self): print('dog') class Pig(object): def info(self): print('pig') animal\_li = \[Cat,Dog,Pig\] for animal in animal\_li: animal().info() ------------------------ 结果：

cat

dog

pig

关于上述案例有几点想说明一下：

以往的学习中，我们往往是将一个类实例化后赋予一个变量，通过变量来调用类中的方法，如:

a = Demo() a.test()

在这个案例中，我们需要树立的一个观念就是，类名() 是指代的对象，在赋予一个变量a之后，变量a仍然指向了类名()。因而通过class().test()这种方式是可以调用类内部的方法的。

程序自上而下执行，在执行到animal\_li = \[Cat,Dog,Pig\]的时候，中括号内部的元素程序依然认为是变量，直到在for循环中，采用后缀小括号的时候才会将其认定为类名，这就是一种多态现象。定义时和运行时的类型不一样。

二、抽象基类(abc模块)

1. 介绍

抽象基类(abstract base class, ABC)就是类里定义了纯虚成员函数的类。纯虚函数只提供了接口，并没有具体实现。抽象基类不能被实例化(不能创建对象)，通常是作为基类供子类继承，子类中重写虚函数，实现具体接口。

抽象基类就是定义各种方法而不做具体实现的类，任何继承自抽象基类的类必须实现(重写)这些方法，否则无法实例化。

打个比方，抽象基类就像是个设计图，是个模板，子类按照这个模板必须自己制造配件(重写虚函数)，所以我们说模板自身是无法实例化的，里面的纯虚函数就相当于提供了一个接口，供子类继承。

2. 应用场景

我们去检查某个类中是否有某种方法；

我们需要强调某个子类必须实现(重写)某些方法。

我们先来看第一个应用场景，比如判断一个Demo类中是否含有\_\_ len\_\_()魔法方法。该方法的作用是当我们使用len(obj)命令的时候，会触发obj所属类中的\_\_len\_\_()函数，例如：

class Demo(object): def \_\_init\_\_(self,li): self.li = li def \_\_len\_\_(self): return len(self.li) l = \[1,2,3\] d = Demo(l) \# 列表对象是可以作为参数传入 print(len(d)) -------------------- 结果： 3

现在我们要判断Demo类中是否有\_\_ len\_\_()魔法方法，我们第一个想到的可以是采用hasattr的方法：

res = hasattr(d,'\_\_len\_\_') \# print(res) -------------- 结果： True

再者就是通过抽象基类，此处推荐使用方法isinstance()。

python3提供的collections文件夹中有一个abc模块，其中定义了Sized类，这是个抽象基类，通过该类可以判断某对象中是否含有\_\_ len\_\_()方法。

from collections.abc import Sized: print(isinstance(d,Sized)) -------------------- 结果： True

Sized的源码如下 ：

class Sized(metaclass=ABCMeta): \_\_slots\_\_ = () @abstractmethod def \_\_len\_\_(self): return 0 @classmethod def \_\_subclasshook\_\_(cls, C): if cls is Sized: return \_check\_methods(C, "\_\_len\_\_") return NotImplemented

在这里说明一下，关于Sized为何能够判断len方法是否存在，目前个人还无法知晓其中原理，为了保持进度留待以后再说。只是这里先介绍抽象基类的这么一个功能。

接下来看抽象基类的第二个功能，强调子类必须实现(重写)某种方法。

为了实现这个功能，我们可以在父类中主动抛出异常，如：

class CacheBase(object): def test(self): raise NotImplementedError class RedisBase(CacheBase): pass a = RedisBase() a.test() ---------------------- 结果：

NotImplementedError

这样一来，如果不在RedisBase子类中重写test方法，调用test方法就会报错。

那如何通过抽象基类来实现这个功能呢？

import abc \# 导入abc模块 class CacheBase(metaclass=abc.ABCMeta): \# 表明关键字metaclass=abc.ABCMeta，继承了抽象基类，不再是Object @abc.abstractmethod \# 装饰器不能少 def test(self): pass class RedisBase(CacheBase): pass a = RedisBase() ---------------- 结果：

TypeError: Can't instantiate abstract class RedisBase with abstract methods test

从上述案例可以看出，采用抽象基类方法来实现子类方法必须重写的功能，在实例化步骤就已经会报错了，这种强制性更加严格。这要求我们在写子类的时候必须修改方法。

与此同时，类CacheBase也变成了抽象基类，不可被实例化。

三、type和isinstance

二者的区别在于：

type不考虑继承关系；

isinstance考虑继承关系。

class Father(object): pass class Son(Father): pass a = Son() print(isinstance(a,Son)) \# True print(isinstance(a,Father)) \# True print(type(a)) \# print(type(a) is Son) \# True print(type(a) is Father) \# False

根据以上案例可以看出，isinstance是考虑继承关系的。

需要注意一下，type(a)返回的是对象a的数据类型，这里返回的结果说明对象a是Son类型。

另外，针对type，个人想补充一个关于创建类的新方法。

在之前创建类的方法中，我们都是通过class 类名(object)来创建一个新类，其实type也可以创建新类：

type(name,bases,dict) \# type(类名，父类的元组(表继承，可以为空)，包含属性的字典(名称和值))，返回一个新类

举一个例子：

def Test(self): print('111') Demo = type('Demo', (object,), dict(test=Test)) \# 支持多继承，但是不要忘记tuple的单元素写法，如此处的(object,) a = Demo() a.test() ----------------- 结果： 111

我们来看一下两个过程：

a = Demo() \# 对象a的实例化过程 Demo = type(name,bases,attrs) \# 新类的type法建立过程

以上两种方法虽然意义不同，但形式结构类似，讲述这一点的目的就是为了让自己更好的理解为何Demo类的类型是type，即:

class Demo(object): pass a = Demo() print(type(a)) \# print(type(Demo)) \#

type是建立类的元类，日后再讲到。

四、类属性和实例属性

1. 基本查找顺序

对象是可以向上查找的，所以可以访问到类属性；

当对象自己有该实例属性的时候，则优先访问自己的；

类不能向下查找，只能访问到类属性。

举个例子：

class Demo(object): info = 1 def \_\_init\_\_(self,name)：