使用抽象基类VS普通继承

Question

我试图了解使用抽象基类的好处.考虑这两段代码:

抽象基类:

from abc import ABCMeta, abstractmethod, abstractproperty

class CanFly:
    __metaclass__ = ABCMeta

    @abstractmethod
    def fly(self):
        pass

    @abstractproperty
    def speed(self):
        pass


class Bird(CanFly):

    def __init__(self):
        self.name = 'flappy'

    @property
    def speed(self):
        return 1

    def fly(self):
        print('fly')


b = Bird()

print(isinstance(b, CanFly))  # True
print(issubclass(Bird, CanFly))  #  True

简单继承:

class CanFly(object):

    def fly(self):
        raise NotImplementedError

    @property
    def speed(self):
        raise NotImplementedError()


class Bird(CanFly):

    @property
    def speed(self):
        return 1

    def fly(self):
        print('fly')


b = Bird()

print(isinstance(b, CanFly))  # True
print(issubclass(Bird, CanFly))  # True

如您所见,这两种方法都支持使用isinstance和进行变形issubclass.

现在,我知道的一个区别是,如果您尝试实例化抽象基类的子类而不覆盖所有抽象方法/属性,那么您的程序将大声失败.但是,如果使用普通继承NotImplementedError,则在实际调用相关方法/属性之前,代码不会失败.

除此之外,是什么让使用抽象基类不同？

Answer 1

@abstractmethod除了您在问题中提到的内容之外，就具体细节而言最值得注意的答案是或@abstractproperty¹装饰器的存在以及继承ABC（或具有ABCMeta元类）根本阻止您实例化该对象。

from abc import ABC, abstractmethod

class AbsParent(ABC):
    @abstractmethod
    def foo(self):
        pass

AbsParent()

Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: Can't instantiate abstract class AbsParent with abstract methods foo

然而，这里还有更多的事情在起作用。Python 在PEP 3119中引入了抽象基类。我建议您阅读“基本原理”部分，了解 Guido 对最初引入它们的看法。我的二年级总结是，它们较少关注其具体特征，而更多关注其哲学。它们的目的是向外部检查员发出信号，表明该对象继承自 ABC，并且由于它继承自 ABC，因此它将遵循善意协议。这种“善意协议”就是子对象将遵循父对象的意图。本协议的实际执行由您决定，这就是为什么它是善意协议，而不是明确的合同。

这主要通过方法的镜头表现出来register()。任何具有ABCMeta其元类（或简单地继承自ABC）的类都将具有一个register()方法。通过使用 ABC 注册一个类，您就表明它继承自 ABC，尽管从技术上讲它并非如此。这就是善意协议的用武之地。

from abc import ABC, abstractmethod

class MyABC(ABC):
    @abstractmethod
    def foo(self):
        """should return string 'foo'"""
        pass


class MyConcreteClass(object):
    def foo(self):
        return 'foo'

assert not isinstance(MyConcreteClass(), MyABC)
assert not issubclass(MyConcreteClass, MyABC)

虽然MyConcreteClass，在这一点上与 无关，但它确实根据注释中列出的要求MyABC实现了 API 。MyABC现在，如果我们注册MyConcreteClass，MyABC它将通过isinstance并issubclass检查。

MyABC.register(MyConcreteClass)

assert isinstance(MyConcreteClass(), MyABC)
assert issubclass(MyConcreteClass, MyABC)

这又是“善意协议”发挥作用的地方。您不必遵循 中列出的 APIMyABC。通过向 ABC 注册具体类，我们告诉任何外部检查员，我们程序员正在遵守我们应该遵守的 API。

¹请注意，这@abstractproperty不再是首选。相反，你应该使用：

@property
@abstractmethod
def foo(self):
    pass