python - 为什么在 Python 中使用抽象基类？

Question

因为我习惯了 Python 中鸭子类型的旧方法，所以我无法理解对 ABC(抽象基类)的需求。 help善于使用它们。

我试图阅读 PEP 中的基本原理，但它超越了我的头脑。如果我正在寻找一个可变序列容器，我会检查 __setitem__，或者更有可能尝试使用它 (EAFP)。我还没有遇到 numbers 的实际用途。模块，它确实使用了 ABC，但这是我必须理解的最接近的。

谁能给我解释一下原因？

Answer 1

@Oddthinking 的回答没有错，但我认为它错过了真正的，实用 Python 在鸭式打字世界中拥有 ABC 的原因。

抽象方法很简洁，但在我看来，它们并不能真正满足鸭子类型尚未涵盖的任何用例。抽象基类的真正力量在于 the way they allow you to customise the behaviour of isinstance and issubclass 。 (__subclasshook__ 基本上是 Python 的 __instancecheck__ and __subclasscheck__ 钩子(Hook)之上更友好的 API。)调整内置结构以处理自定义类型是 Python 哲学的重要组成部分。

Python 的源代码堪称典范。 Here 是 collections.Container 在标准库中的定义方式(在撰写本文时):

class Container(metaclass=ABCMeta):
    __slots__ = ()

    @abstractmethod
    def __contains__(self, x):
        return False

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

__subclasshook__ 的这个定义表明，任何具有 __contains__ 属性的类都被认为是 Container 的子类，即使它没有直接对其进行子类化。所以我可以这样写:

class ContainAllTheThings(object):
    def __contains__(self, item):
        return True

>>> issubclass(ContainAllTheThings, collections.Container)
True
>>> isinstance(ContainAllTheThings(), collections.Container)
True

换句话说，如果你实现了正确的接口(interface)，你就是一个子类! ABC 提供了一种在 Python 中定义接口(interface)的正式方法，同时忠于鸭子类型的精神。此外，这以尊重 Open-Closed Principle 的方式工作。

Python 的对象模型在表面上看起来类似于更“传统”的 OO 系统(我指的是 Java*)——我们有你的类、你的对象、你的方法——但是当你触及表面时，你会发现一些东西更加丰富和灵活。同样，Java 开发人员可以识别 Python 的抽象基类概念，但实际上它们的目的却截然不同。

我有时会发现自己编写的多态函数可以作用于单个项目或项目集合，并且我发现 isinstance(x, collections.Iterable) 比 更具可读性hasattr(x, '__iter__') 或等效的 try...except block 。 (如果您不了解 Python，这三个中的哪一个会使代码的意图最清楚？)

也就是说，我发现我很少需要编写自己的 ABC，而且我通常会通过重构发现需要一个。如果我看到一个多态函数进行大量属性检查，或者许多函数进行相同的属性检查，那么这种气味表明存在等待提取的 ABC。

_{*没有进入关于 Java 是否是“传统”OO 系统的争论...}

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附录:虽然抽象基类可以覆盖isinstance和issubclass的行为，但仍然没有进入MRO虚拟子类。这对客户来说是一个潜在的陷阱:并非 isinstance(x, MyABC) == True 的每个对象都具有在 MyABC 上定义的方法。

class MyABC(metaclass=abc.ABCMeta):
    def abc_method(self):
        pass
    @classmethod
    def __subclasshook__(cls, C):
        return True

class C(object):
    pass

# typical client code
c = C()
if isinstance(c, MyABC):  # will be true
    c.abc_method()  # raises AttributeError

不幸的是，这是“只是不要那样做”的陷阱之一(其中 Python 相对较少!):避免使用 __subclasshook__ 和非抽象方法定义 ABC。此外，您应该使 __subclasshook__ 的定义与您的 ABC 定义的抽象方法集一致。