ABC 的作用

该模块提供了在 Python 中定义 抽象基类 (ABC) 的组件,在 PEP 3119 中已有概述。

查看 PEP 文档了解为什么需要在 Python 中增加这个模块。(也可查看 PEP 3141 以及 numbers 模块了解基于 ABC 的数字类型继承关系。)

collections 模块中有一些派生自 ABC 的具体类;当然这些类还可以进一步被派生。此外,collections.abc 子模块中有一些 ABC 可被用于测试一个类或实例是否提供特定的接口,例如它是否可哈希或它是否为映射等。

该模块提供了一个元类 ABCMeta,可以用来定义抽象类,另外还提供一个工具类 ABC,可以用它以继承的方式定义抽象基类。

class abc.ABC 功能简介

一个使用 ABCMeta 作为元类的工具类。

抽象基类可以通过从 ABC 派生来简单地创建,这就避免了在某些情况下会令人混淆的元类用法,例如:

from abc import ABC

class MyABC(ABC):
    pass

注意 ABC 的类型仍然是 ABCMeta,因此继承 ABC 仍然需要关注元类使用中的注意事项,比如可能会导致元类冲突的多重继承。

当然你也可以直接使用 ABCMeta 作为元类来定义抽象基类,例如:

from abc import ABCMeta

class MyABC(metaclass=ABCMeta):
    pass

下面罗列一些常见的功能特性

class abc.ABCMeta

用于定义抽象基类(ABC)的元类。

使用该元类以创建抽象基类。抽象基类可以像 mix-in 类一样直接被子类继承。你也可以将不相关的具体类(包括内建类)和抽象基类注册为“抽象子类” —— 这些类以及它们的子类会被内建函数 issubclass() 识别为对应的抽象基类的子类,但是该抽象基类不会出现在其 MRO(Method Resolution Order,方法解析顺序)中,抽象基类中实现的方法也不可调用(即使通过 super() 调用也不行)。

使用 ABCMeta 作为元类创建的类含有如下方法:

register(subclass)

将“子类”注册为该抽象基类的“抽象子类”,

例如:

from abc import ABC

class MyABC(ABC):
    pass

MyABC.register(tuple)

assert issubclass(tuple, MyABC)
assert isinstance((), MyABC)

在 3.3 版更改: 返回注册的子类,使其能够作为类装饰器。

在 3.4 版更改: 你可以使用 get_cache_token() 函数来检测对 register() 的调用。

你也可以在虚基类中重载这个方法。

subclasshook(subclass)

(必须定义为类方法。)

检查 subclass 是否是该抽象基类的子类。也就是说对于那些你希望定义为该抽象基类的子类的类,你不用对每个类都调用 register() 方法了,而是可以直接自定义 issubclass 的行为。

(这个类方法是在抽象基类的 __subclasscheck__() 方法中调用的。)

该方法必须返回 True, False 或是 NotImplemented。如果返回 True,subclass 就会被认为是这个抽象基类的子类。如果返回 False,无论正常情况是否应该认为是其子类,统一视为不是。如果返回 NotImplemented,子类检查会按照正常机制继续执行。

为了对这些概念做一演示,请看以下定义 ABC 的示例:

class Foo:
    def __getitem__(self, index):
        ...
    def __len__(self):
        ...
    def get_iterator(self):
        return iter(self)

class MyIterable(ABC):

    @abstractmethod
    def __iter__(self):
        while False:
            yield None

    def get_iterator(self):
        return self.__iter__()

    @classmethod
    def __subclasshook__(cls, C):
        if cls is MyIterable:
            if any("__iter__" in B.__dict__ for B in C.__mro__):
                return True
        return NotImplemented

MyIterable.register(Foo)

ABC MyIterable 定义了标准的迭代方法 __iter__() 作为一个抽象方法。

这里给出的实现仍可在子类中被调用。get_iterator() 方法也是 MyIterable 抽象基类的一部分,但它并非必须被非抽象派生类所重载。

此外,abc 模块还提供了这些装饰器:

@abc.abstractmethod

用于声明抽象方法的装饰器。

使用此装饰器要求类的元类是 ABCMeta 或是从该类派生。一个具有派生自 ABCMeta 的元类的类不可以被实例化,除非它全部的抽象方法和特征属性均已被重载。抽象方法可通过任何普通的“super”调用机制来调用。

abstractmethod() 可被用于声明特性属性和描述器的抽象方法。

class C(ABC):
    @abstractmethod
    def my_abstract_method(self, ...):
        ...
    @classmethod
    @abstractmethod
    def my_abstract_classmethod(cls, ...):
        ...
    @staticmethod
    @abstractmethod
    def my_abstract_staticmethod(...):
        ...

    @property
    @abstractmethod
    def my_abstract_property(self):
        ...
    @my_abstract_property.setter
    @abstractmethod
    def my_abstract_property(self, val):
        ...

    @abstractmethod
    def _get_x(self):
        ...
    @abstractmethod
    def _set_x(self, val):
        ...
    x = property(_get_x, _set_x)

为了正确地与抽象基类机制进行互操作,描述符必须使用 __isabstractmethod__ 将其自身标识为抽象。

通常,如果用于组成描述符的任何方法都是抽象的,则此属性应为True。

例如,Python的内置属性相当于:

class Descriptor:
    ...
    @property
    def __isabstractmethod__(self):
        return any(getattr(f, '__isabstractmethod__', False) for
                   f in (self._fget, self._fset, self._fdel))

注意

与Java抽象方法不同,这些抽象方法可能具有实现。

可以通过覆盖它的类的 super() 机制调用此实现。

这可以作为使用协作多重继承的框架中的超级调用的终点。

Python2/3 兼容问题

为解决兼容性问题,我们需要引入six模块

通用做法。

@six.add_metaclass(MetaClass) 的作用是在不同版本的Python之间提供一个优雅的声明类的metaclass的手段,事实上不用它也可以,只是使用了它代码更为整洁明了。

import six

@six.add_metaclass(Meta)
class MyClass(object):
    pass

在Python 3 等价于

import six
class MyClass(object, metaclass = Meta):
    pass

在Python 2.x (x >= 6)中等价于

import six
class MyClass(object):
    __metaclass__ = Meta
    pass

使用装饰器

import six

class MyClass(object):
    pass
MyClass = six.add_metaclass(Meta)(MyClass)

这里也能看出来装饰器就是个方法包装而已。

个人感受

  1. python 2/3 不兼容带来了很多问题,但是初步学习可以不用关心。

  2. 感觉这个类似于 java 中的注解。

参考资料

  • 官方

abc — 抽象基类

pep-3119-为什么需要ABC 模块

Abstract Base Classes

  • 比较好的博客

Python装饰器、metaclass、abc模块学习笔记

这篇文章参考的文章挺好的。值得一读。

Python之abc模块

  • 兼容性问题

Python抽象类(abc模块)