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python 抽象方法 抽象类实现

2015-06-09 13:53 639 查看


抽象基类

ABC 是一些不能被实例化的类。Java 或 C++ 语言的程序员应该对此概念十分熟悉。Python 3 添加了一个新的框架 —abc— 它提供了对 ABC 的支持。

这个 abc 模块具有一个元类（
ABCMeta
）和
修饰符（
@abstractmethod
 和 
@abstractproperty
）。如果一个
ABC 具有一个 
@abstractmethod
或 
@abstractproperty
，它就不能被实例化，但必须在一个子类内被覆盖。比如，如下代码：

>>>from abc import *
>>>class C(metaclass = ABCMeta): pass
>>>c = C()


这些代码是可以的，但是不能像下面这样编码：

>>>from abc import *
>>>class C(metaclass = ABCMeta):
...    @abstractmethod
...    def absMethod(self):
...        pass
>>>c = C()
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: Can't instantiate abstract class C with abstract methods absMethod


更好的做法是使用如下代码：

>>>class B(C):
...    def absMethod(self):
...        print("Now a concrete method")
>>>b = B()
>>>b.absMethod()
Now a concrete method


ABCMeta
 类覆盖属性 
__instancecheck__
 和 
__subclasscheck__
，借此可以重载内置函数 
isinstance()
 和 
issubclass()
。要向
ABC 添加一个虚拟子类，可以使用 
ABCMeta
 提供的 
register()
 方法。如下所示的简单示例：

>>>class TestABC(metaclass=ABCMeta): pass
>>>TestABC.register(list)
>>>TestABC.__instancecheck__([])
True


它等同于使用 
isinstance(list,
TestABC)
。您可能已经注意到 Python 3 使用 
__instancecheck__
，而非 
__issubclass__
，使用
__subclasscheck__
，而非 
__issubclass__
，这看起来更为自然。若将参数 
isinstance(subclass,
superclass)
 反转成，比如
superclass.__isinstance__(subclass)
，可能会引起混淆。可见，语法 
superclass.__instancecheck__(subclass)
 显然更好一点。

在 
collections
 模块内，可以使用几个
ABC 来测试一个类是否提供了特定的一个接口：

>>>from collections import Iterable
>>>issubclass(list, Iterable)
True


表 1 给出了这个集合框架的 ABC。

表 1. 这个集合框架的 ABC
ABCInherits
Container
 
Hashable
 
Iterable
 
Iterator
Iterable
Sized
 
Callable
 
Sequence
Sized
, 
Iterable
, 
Container
MutableSequence
Sequence
Set
Sized
, 
Iterable
, 
Container
MutableSet
Set
Mapping
Sized
, 
Iterable
, 
Container
MutableMapping
Mapping
MappingView
Sized
KeysView
MappingView
, 
Set
ItemsView
MappingView
, 
Set
ValuesView
MappingView


集合

集合框架包括容器数据类型、双端队列（即 deque）以及一个默认的字典（即 
defaultdict
）。一个
deque 支持从前面或后面进行追加和弹出。
defaultdict
 容器是内置字典的一个子类，它（根据
Python 3 文档）“覆盖一个方法并添加一个可写的实例变量。”除此之外，它还充当一个字典。此外，集合框架还提供了一个数据类型工厂函数 
namedtuple()
。


ABC 类型层次结构

Python 3 现支持能代表数值类的 ABC 的类型层次结构。这些 ABC 存在于 
numbers
 模块内并包括 
Number
、 
Complex
、
Real
、 
Rational
 和 
Integral
。图
1 显示了这个数值层次结构。可以使用它们来实现您自己的数值类型或其他数值 ABC。

图 1. 数值层次结构




数值塔（numerical tower）

Python 的数值层次结构的灵感来自于 Scheme 语言的数值塔。

新模块 
fractions
 可实现这个数值
ABC 
Rational
。此模块提供对有理数算法的支持。若使用 
dir(fractions.Fraction)
，就会注意到它具有一些属性，比如 
imag
、 
real
 和 
__complex__
。根据数值塔的原理分析，其原因在于 
Rationals
 继承自 
Reals
，而 
Reals
 继承自 
Complex
。
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标签：  python
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