python 中抽象基类简介

简介：

python中虽然鸭子类型很强大，但鸭子类型也有着不足。具体关于分类可以参照水禽的分类理解。

因此，参照水禽的分类学演化，我建议在鸭子类型的基础上增加白鹅类型（goose typing）。白鹅类型指，只要 cls 是抽象基类，即 cls 的元类是 abc.ABCMeta，就可以使用 isinstance(obj, cls)

collections.abc 中有很多有用的抽象类（Python 标准库的 numbers 模块中还有一些）。

与具体类相比，抽象基类有很多理论上的优点（例如，参阅 Scott Meyer 写的《More Effective C++：35 个改善编程与设计的有效方法（中文版）》的“条款 33：将非尾端类设计为抽象类”，英文版见 http://ptgmedia.pearsoncmg.com/images/020163371x/items/item33.html），Python 的抽象基类还有一个重要的实用优势：可以使用 register 类方法在终端用户的代码中把某个类“声明”为一个抽象基类的“虚拟”子类（为此，被注册的类必须满足抽象基类对方法名称和签名的要求，最重要的是要满足底层语义契约；但是，开发那个类时不用了解抽象基类，更不用继承抽象基类）。
这大大地打破了严格的强耦合，与面向对象编程人员掌握的知识有很大出入，因此使用继承时要小心。

有时，为了让抽象基类识别子类，甚至不用注册。

其实，抽象基类的本质就是几个特殊方法。例如：

可以看出，无需注册，abc.Sized 也能把 A 识别为自己的子类，只要实现了特殊方法 __len__ 即可。（要使用正确的句法和语义实现，前者要求没有参数，后者要求返回一个非负整数，指明对象的长度；如果不使用规定的句法和语义实现特殊方法，如 __len__，会导致非常严重的问题）。

最后我想说的是：如果实现的类体现了 numbers、collections.abc 或其他框架中抽象基类的概念，要么继承相应的抽象基类（必要时），要么把类注册到相应的抽象基类中。开始开发程序时，不要使用提供注册功能的库或框架，要自己动手注册；如果必须检查参数的类型（这是最常见的），例如检查是不是“序列”，那就这样做：

isinstance(the_arg, collections.abc.Sequence)

此外，不要在生产代码中定义抽象基类（或元类）……如果你很想这样做，我打赌可能是因为你想“找茬”，刚拿到新工具的人都有大干一场的冲动。如果你能避开这些深奥的概念，你（以及未来的代码维护者）的生活将更愉快，因为代码会变得简洁明了。

除了提出“白鹅类型”之外，Alex 还指出，继承抽象基类很简单，只需要实现所需的方法，这样也能明确表明开发者的意图。这一意图还能通过注册虚拟子类来实现。

此外，使用 isinstance 和 issubclass 测试抽象基类更为人接受。过去，这两个函数用来测试鸭子类型，但用于抽象基类会更灵活。毕竟，如果某个组件没有继承抽象基类，事后还可以注册，让显式类型检查通过。

然而，即便是抽象基类，也不能滥用 isinstance 检查，用得多了可能导致代码异味，即表明面向对象设计得不好。在一连串if/elif/elif 中使用 isinstance 做检查，然后根据对象的类型执行不同的操作，通常是不好的做法；此时应该使用多态，即采用一定的方式定义类，让解释器把调用分派给正确的方法，而不使用 if/elif/elif 块硬编码分派逻辑。（具体使用时，上述建议有一个常见的例外：有些 Python API 接受一个字符串或字符串序列；如果只有一个字符串，可以把它放到列表中，从而简化处理。因为字符串是序列类型，所以为了把它和其他不可变序列区分开，最简单的方式是使用 isinstance(x, str) 检查。）

另一方面，如果必须强制执行 API 契约，通常可以使用 isinstance 检查抽象基类。“老兄，如果你想调用我，必须实现这个”，正如本书技术审校 Lennart Regebro 所说的。这对采用插入式架构的系统来说特别有用。在框架之外，鸭子类型通常比类型检查更简单，也更灵活。

注意：
抽象基类是用于封装框架引入的一般性概念和抽象的，例如“一个序列”和“一个确切的数”。（读者）基本上不需要自己编写新的抽象基类，只要正确使用现有的抽象基类，就能获得 99.9% 的好处，而不用冒着设计不当导致的巨大风险。

下一次来说明抽象基类的继承和定义自己的抽象基类。