Python class 抽象类 与 元类 详解

抽象基类

要定义抽象基类，需要使用abc模块。该模块定义了一个元类(ABCMeta)和一组装饰器

@abstractmethod,@abstractproperty

。可以按如下方式使用

from abc import ABCMeta,abstractmethod,abstractproperty

class People:
__metaclass__ = ABCMeta

@abstractmethod
def set_name(self):
pass

@abstractproperty
def pro(self):
pass

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要定义抽象类，需要将元类设置为

ABCMeta

。这一步是必须的，因为抽象类的实现离不开元类。在抽象类中，

@abstractmethod和@abstractproperty

装饰的方法/特性其子类必须实现。抽象类并不能直接实例化。

f = People()  #TypeError: Can't instantiate abstract class Student with abstract methods pro, set_name

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这一限制也适用于派生类。如果类Foo1继承了Foo，但是Foo1没有实现Foo中的抽象方法，当创建Foo1的实例时，会生成类似的错误。

class Student(People):
pass
f = Student() #TypeError: Can't instantiate abstract class Student with abstract methods pro, set_name

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尽管抽象类会在实现的方法和特性上强制实施规则，但它不会对参数和返回值进行一致性检查。所以，抽象类不会检查子类是否使用了与抽象方法相同的参数和返回值。虽然抽象类无法实例化，但是它可以决定子类中必须实现的方法和特性。而且，
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基类中的抽象方法/特性仍然可以从子类中调用。

class Student(People):
def set_name(self,name):                #参数个数不同
print super(Student,self).set_name()#调用基类中的抽象方法
print 'Student,set_name = %s'%name
return True                         #返回值不同

def pro(self,tmp = ''):                 #参数不同,特性->方法也是可以的,因为特性是一种特殊的函数
print super(Student,self).pro       #调用基类中的特性
print 'Student,pro,tmp = %s'%tmp
return True                         #返回值不同

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>>> f = Student()
>>> f.set_name('xiaohong')
None
Student,set_name = xiaohong
>>> f.pro()
None
Student,pro,tmp = Null

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类注册

抽象基类支持对已经存在的类进行注册，使其属于该基类，使用register()进行注册。如向抽象基类A注册类B，

A.register(B)

 。向抽象基类注册某个类时，对于注册类的实例，涉及抽象基类的类型检查操作(isinstance,issubclass)将返回True。向抽象类注册某个类时，不会检查该类是否实现了抽象方法/特性。这种注册只影响类型检查，它不会向注册的类进行额外的错误检查。

from abc import ABCMeta,abstractmethod,abstractproperty

class People(object):
__metaclass__ = ABCMeta
@abstractmethod
def set_name(self):
pass

class Foo(object):#没有实现抽象方法set_name
pass

#print People,type(People),type(type(People)),People.__metaclass__
#print Foo,type(Foo),type(type(Foo))
f = Foo()
print isinstance(f,People)     #False
print isinstance(f,Foo)        #True

print issubclass(Foo,People)   #False
print issubclass(Foo,object)   #True
print issubclass(People,object)#True

People.register(Foo)           #向People抽象基类注册,让Foo属于People
print isinstance(f,People)     #True
print isinstance(f,Foo)        #True

print issubclass(Foo,People)   #True
print issubclass(Foo,object)   #True
print issubclass(People,object)#True

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Python的内置类型组织到一个相对扁平的层次结构中。如int,float，可以看到他们直接继承自所有对象的根(object)，而不是表示数字的中间基类。因此很难编写程序来根据类型检查和操作对象。抽象类机制解决了这一难题，它允许将已存在的对象组织到用户定义的类型层次结构中。