guxh的python筆記七抽象基類

1，鴨子型別和白鵝型別

1.1，白鵝型別

白鵝型別對介面有明確定義，比如不可變序列（sequence），需要實現__contains__，__iter__，__len__，__getitem__，__reversed__，index，count。

對於其中的抽象方法，子類在繼承時必須具體化，其餘非抽象方法在繼承時可以自動獲得，sequence序列必須具體化的抽象方法是__len__和__getitem__。

from collections import abc
class foo(abc.sequence):
def __init__(self, components):
self._components = components
def __getitem__(self, item):
return self._components[item]
def __len__(self):
return len(self._components)

foo通過繼承abc.sequence，明確了自己的身份，明確了自己需要實現哪些方法，並且會自動獲得哪些方法，這樣的正式繼承即為白鵝型別。

foo的例項就是正式的sequence類了，可以通過isinstance檢查，可以使用自己建立的抽象方法，可以使用繼承抽象基類獲得的方法：

f = foo(list('abcde'))
print(isinstance(f, abc.sequence))   # 結果true
print(f[0])   # 'a'，__getitem__
print(len(f))   # 5，__len__
print('b' in f)   # true，__contains __
for i in f:   # __iter__
print(i) 
print(list(reversed(f)))  # ['e', 'd', 'c', 'b', 'a'], __reversed__
print(f.count('a'))  # 1, count
print(f.index('a'))  # 0, index

1.2，鴨子型別

鴨子型別沒有明確的介面，只是遵循了一定的協議，比如python序列協議只需要實現__len__和__getitem__方法，對於序列，這點鴨子型別和白鵝型別中sequence抽象基類的要求相同，但白鵝型別sequence繼承後能夠自動獲得抽象基類的方法，而鴨子型別不會有這些方法：

class foo:
def __init__(self, components):
self._components = components
def __getitem__(self, item):
return self._components[item]
def __len__(self):
return len(self._components)

foo自己實現的2個方法可以用：

print(f[0])   # 'a'， __getitem__
print(len(f))   # 5， __len__

foo自己沒有實現的3個方法不可用：

print(list(reversed(f)))  # error
print(f.count('a'))  # error
print(f.index('a'))  # error

下面2個自己沒實現的方法也可以用，為什麼呢？原因是python發現某些特殊方法沒有實現時，會自動嘗試呼叫其他特殊方法：

print('b' in f) # 可以用，python的in測試會依次嘗試呼叫__contains__，__iter__，__getitem__

for i in f: # 可以用，python的迭代會依次嘗試呼叫__iter__，__getitem__

print(f)

另外鴨子型別的foo，無法通過isinstance檢查：

print(isinstance(f, abc.sequence))   # 結果false

2，抽象基類

抽象基類的主要作用：1）作為超類定義介面；2）isinstance檢查；3）註冊：不子類化就宣告實現介面；4）自動識別：不註冊/不子類化就讓抽象基類能夠識別虛擬子類。

猴子補丁：執行時修改類，不改變原始碼，frenchdeck.__setitem__ = set_card，例如給frenchdeck類補上set_card()方法。

2.1，自己定義抽象基類 - abc

自定義抽象基類需要繼承abc.abc（不繼承無法約束子類必須實現抽象方法），並且用@abc.abstractmethod裝飾抽象方法，抽象基類無法例項化。

子類在基礎抽象基類時，必須將抽象方法實現，否則無法例項化。

import abc
class tombola(abc.abc):     # 繼承abc.abc
@abc.abstractmethod       # 宣告抽象方法
def load(self):
"""這裡是注釋"""
def inspect(self):      # 非抽象方法
pass

2.2，內建抽象基類 - collections.abc

iterable：__iter__

container：__contains__

sized：__len__

sequence：不可變序列

set：不可變集合

callable、hashable

iterator、iterable

可以通過對抽象基類例項化，來檢視強制要求實現的抽象方法：

>>> import collections
>>> collections.sequence()
traceback (most recent call last):
file "", line 1, in typeerror: can't instantiate abstract class sequence with abstract methods __getitem__, __len__

2.3，內建抽象基類 - numbers

number：數基類

complex：複數 = 實數 + 虛數

real：實數 = 有理數 + 無理數

rational：有理數 = 整數 + 分數

intergral：整數

例如：判斷浮點數可以用isinstance(obj, numbers.real)

如果obj是bool，int，float，fractions.fraction，或外部庫（例如numpy）提供的非複數型別，都能返回true

用type(obj, float)則比較侷限

2.4，內建抽象基類 — io

定義了io處理相關的抽象基類

2.5，註冊 — 讓基類擁有虛擬子類

通過註冊，可以不用繼承，就建立基類和「虛擬子類」之間的關係。有二個關鍵點：

1）註冊後，python會相信我們，直接讓「虛擬子類」通過isinstance檢查，也不會約束虛擬子類必須實現抽象方法。

2）「虛擬子類」不會從抽象基類獲得任何方法和屬性。

綜上所述：為避免執行時出錯，註冊後我們應該手動讓「虛擬子類」實現「基類」的所有方法。

註冊方法一：裝飾器（python3.3之後支援）

@tombola.register   # 裝飾器註冊
class tombolist(list):
def load(self):  
pass

註冊方法二：標準呼叫語法

class tombolist(list):  
def load(self):  
pass
tombola.register(tombolist)   # 標準呼叫語法註冊

註冊後，虛擬子類的例項化物件，就能夠通過isinstance檢查：

t = tombolist()
isintance(t, tombola)   # true

物件註冊後，如果缺少某些方法尚未實現，會報錯提示

2.6，自動識別

抽象基類有個方法__subclasshook__，通過判斷其他類是否具有一些特殊方法（失敗返回notimplement讓虛擬子類繼續判斷），來識別其他類是不是自己的「虛擬子類」，例如：

class struggle:
def __len__(self):
pass
s = struggle()
isintance(s, abc.sized)  # true

必須具有__subclasshook__的抽象基類才能提供該功能。

ps：自己建了個類，實現了collections.sequence所有方法，但是無法通過collections.sequence檢查，collections.sequence貌似沒有實現該方法。

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