Python的抽象类

在 Python 中，抽象类是一种特殊的类，它不能被实例化，只能被继承，并且子类必须实现抽象类中定义的所有抽象方法。Python 中实现抽象类的主要方式是使用 abc 模块（Abstract Base Classes），这个模块提供了 ABC 类和 abstractmethod 装饰器来定义和实现抽象类和抽象方法。

1. 定义抽象类

要定义抽象类，需要导入 abc 模块，并继承 ABC 类。然后使用 @abstractmethod 装饰器来标记抽象方法，这样子类必须实现这些抽象方法才能正常实例化。

from abc import ABC, abstractmethod

class Shape(ABC):  # 继承 ABC 类来定义抽象类
    @abstractmethod
    def area(self):
        pass

    @abstractmethod
    def perimeter(self):
        pass

# 试图实例化抽象类会引发 TypeError
# shape = Shape()  # TypeError: Can't instantiate abstract class Shape with abstract methods area, perimeter

2. 实现抽象类

子类必须实现父类中定义的所有抽象方法，否则会引发 TypeError。

class Circle(Shape):
    def __init__(self, radius):
        self.radius = radius

    def area(self):
        return 3.14 * self.radius ** 2

    def perimeter(self):
        return 2 * 3.14 * self.radius

# 可以实例化子类
circle = Circle(5)
print(circle.area())       # 输出: 78.5
print(circle.perimeter())  # 输出: 31.400000000000002

3. 检查子类是否实现了抽象方法

可以使用 isinstance() 和 issubclass() 函数来检查类或实例是否是抽象类或其子类的实例。

print(isinstance(circle, Shape))       # 输出: True
print(issubclass(Circle, Shape))       # 输出: True
print(issubclass(Circle, ABC))         # 输出: True
print(isinstance(Shape(), Shape))      # 输出: False，无法实例化抽象类

4. 抽象类的作用

抽象类的主要作用是定义类的接口和规范，强制子类实现特定的方法。这样可以确保所有的子类都具备相同的方法，提高了代码的可读性、可维护性和安全性。在大型项目中，抽象类常用于定义一组接口，然后由多个具体的子类来实现这些接口，保证代码结构的一致性和扩展性。

5. 总结

抽象类是面向对象编程中的重要概念，Python 中通过 abc 模块提供了方便的机制来定义和使用抽象类。合理使用抽象类可以有效地约束和规范类的行为，使得代码更加健壮和可维护。