Python實現抽象基類的3三種方法__Python

Python的抽象基類類似於Java、C++等物件導向語言中的介面的概念。抽象基類提供了一種要求子類實現指定協議的方式，如果一個抽象基類要求實現指定的方法，而子類沒有實現的話，當試圖建立子類或者執行子類代碼時會拋出異常。這裡簡單介紹一下Python實現抽象基類的三種方法。

方法一：使用NotImplementedError

見下面的測試代碼，只有子類實現了run方法才能運行run。

>>> class Task():    def __init__(self, x, y):        self.x = x        self.y = y>>> class Task():    def __init__(self, x, y):        self.x = x        self.y = y    def run(self):        raise NotImplementedError('Please define "a run method"')>>> t = Task(1, 2)>>> t.run()Traceback (most recent call last):  File "<pyshell#12>", line 1, in <module>    t.run()  File "<pyshell#10>", line 6, in run    raise NotImplementedError('Please define "a run method"')NotImplementedError: Please define "a run method">>>>>> class SubTask(Task):    def __init__(self, x, y):        super().__init__(x, y)    def run(self):        print('Task(x=%s, y=%s)' % (self.x, self.y))>>> st = SubTask(1, 3)>>> st.run()Task(x=1, y=3)>>> 

方法二：使用元類

class TaskMeta(type):    def __new__(cls, name, bases, attrs):        new_class = super(TaskMeta, cls).__new__(cls, name, bases, attrs)        if attrs.pop('abstract', False):            return new_class        if not hasattr(new_class, 'run') or not callable(new_class.run):            raise TypeError('Please define "a run method"')        return new_classclass Task(metaclass=TaskMeta):    abstract = True    def __init__(self, x, y):        self.x = x        self.y = yclass SubTask(Task):    def __init__(self, x, y):        super().__init__(x, y)    def run(self):        print('Task(x=%s, y=%s)' % (self.x, self.y))

測試代碼一：

>>> t = Task(1, 3)>>> t.run()Traceback (most recent call last):  File "E:/Code/python3/loggingTest/task.py", line 32, in <module>    t.run()AttributeError: 'Task' object has no attribute 'run'>>> st = SubTask(1, 3)>>> st.run()Task(x=1, y=3)

這個樣本類似於方法一，但有一些細微的區別。第一個區別就是Task類本身仍然能被執行個體化，但是不能運行run方法，否則會拋出AttributeError錯誤。更為重要的區別在於子類。當子類被建立時元類會運行__new__方法，解譯器講不再允許建立沒有run方法的子類。

>>> class SubTask(Task):...    pass...Traceback (most recent call last):  File "E:/Code/python3/loggingTest/task.py", line 31, in <module>    class SubTask(Task):  File "E:/Code/python3/loggingTest/task.py", line 10, in __new__    raise TypeError('Please define "a run method"')TypeError: Please define "a run method"

方法三：使用@abstractmethod

  abc模組提供了一個使用某個抽象基類聲明協議的機制，並且子類一定要提供了一個符合該協議的實現。

import abcclass Task(metaclass = abc.ABCMeta):    def __init__(self, x, y):        self.x = x        self.y = y    @abc.abstractmethod    def run(self):        passclass SubTask(Task):    def __init(self, x, y):        super().__init__(x, y)    def run(self):        print('Task(x=%s, y=%s)' % (self.x, self.y))class OtherSubTask(Task):    def __init(self, x, y):        super().__init__(x, y)

和方法一、方法二的樣本類似，但略有不同。第一，Task類本身不能被執行個體化。

>>> t = Task(1, 3)Traceback (most recent call last):  File "E:/Code/python3/loggingTest/test.py", line 23, in <module>    t = Task(1, 3)TypeError: Can't instantiate abstract class Task with abstract methods run

這與方法一不同，方法一允許基類Task被執行個體化。

對於不能正確重寫run方法的子類，在錯誤的情況下它與之前的兩個方法的差別也是不同的。方法一中，使用NotImplementedError，最終在run方法被調用時引發NotImplementedError錯誤。在方法二中，使用了自訂的TaskMeta元類， 當這個抽象類別被建立時引發TypeError錯誤。

當沒有實現run方法的子類執行個體化時會報錯，給出的錯誤資訊與執行個體化Task類時給出的一樣，邏輯上完全符合預期。

>>> ot = OtherSubTask(1, 3)Traceback (most recent call last):  File "E:/Code/python3/loggingTest/test.py", line 27, in <module>    ot = OtherSubTask(1, 3)TypeError: Can't instantiate abstract class OtherSubTask with abstract methods run

但是，當你定義了一個重新了run方法的子類時，那麼子類就能夠被執行個體化，就能正常工作。

>>> st = SubTask(1, 3)>>> st.run()Task(x=1, y=3)