Python中的abc模块
前言
在《抽象基类（ABC）》中，基于C++讲述抽象基类。尽管Python设计上以鸭子类型为主，但仍有抽象基类（ABC）的一席之地，它被封装在了abc模块中供程序员使用。
abc模块有以下两个主要功能：
某种情况下，判定某个对象的类型，如：isinstance(a, Sized)
强制子类必须实现某些方法，即ABC类的派生类
判断类型
当我们判断一个对象是否存在某个方法时，可以使用内置方法hasattr()。
class A(object):
def __len__(self):
pass
if __name__ == "__main__":
a = A()
print("存在__len__方法" if hasattr(a, "__len__") else "没有__len__方法")
# 输出：
存在__len__方法
但在Python中，使用hasattr()并非优雅解法，这里建议isinstance()。
abc模块中定义了Sized类，利用Sized可以判断一个对象里是否存在__len__方法，即：可否对这个对象使用len()函数。
from collections.abc import Sized
class A(object):
def __len__(self):
pass
if __name__ == "__main__":
a = A()
print("存在__len__方法" if isinstance(a, Sized) else "没有__len__方法")
# 输出：
存在__len__方法
isinstance实现原理
让我们看看Sized类的源码：
class Sized(metaclass=ABCMeta):
__slots__ = ()
@abstractmethod
def __len__(self):
return 0
@classmethod
def __subclasshook__(cls, C):
if cls is Sized:
return _check_methods(C, "__len__")
return NotImplemented
Sized类改写了__subclasshook__魔法方法，使其可以通过isinstance()判断对象是否含有__len__方法。同时，这个类必须基于元类abc.ABCMeta。我们也可以依葫芦画瓢，实现一个用来判断对象是否存在greet()函数的类，尽管并不严谨：
import abc
class A(metaclass=abc.ABCMeta):
@classmethod
def __subclasscheck__(cls, subclass):
# 存在greet()返回True，不存在返回False
if hasattr(subclass, "greet"):
return True
return False
class B(object):
def greet(self): # 定义了greet()方法
pass
class C(object): # 没有greet()方法
pass
class D(B): # 继承自B类，因此继承了greet()方法
pass
if __name__ == "__main__":
b = B()
c = C()
d = D()
print(isinstance(b, A)) # True
print(isinstance(c, A)) # False
print(isinstance(d, A)) # True
注意，此时A类可以被实例化，因为它还不是抽象基类。
实现ABC类
C++中利用纯虚函数实现抽象基类，Python中写法如下：
import abc
class A(metaclass=abc.ABCMeta):
# 利用装饰器修饰greet()
@abc.abstractmethod
def greet(self):
print("hell world")
if __name__ == "__main__":
a = A()
解释器如期抛错：
TypeError: Can't instantiate abstract class A with abstract methods greet
1
这是因为A类现在就是一个抽象基类了，不可以被实例化，同时，它的子类还必须实现greet()方法，否则实例化子类时解释器也要报错：
import abc
class A(metaclass=abc.ABCMeta):
@abc.abstractmethod
def greet(self):
pass
class B(A):
def greet(self):
pass
class C(A):
pass
if __name__ == "__main__":
b = B() # 正常实例化
c = C() # 解释器抛错
# 输出：
# C类中没有定义greet()方法导致的报错
Traceback (most recent call last):
File "xxx", line xxx, in <module>
c = C()
TypeError: Can't instantiate abstract class C with abstract methods greet
其他基类
abc模块中还有实现了其他抽象基类，可以用来判断类型或是继承方法，这里不做详述了：
__all__ = ["Awaitable", "Coroutine",
"AsyncIterable", "AsyncIterator", "AsyncGenerator",
"Hashable", "Iterable", "Iterator", "Generator", "Reversible",
"Sized", "Container", "Callable", "Collection",
"Set", "MutableSet",
"Mapping", "MutableMapping",
"MappingView", "KeysView", "ItemsView", "ValuesView",
"Sequence", "MutableSequence",
"ByteString",
]
文件所在路径：…lib\_collocetions_abc.py
总结
abc模块中定义的类兼顾了继承抽象基类与鸭子类型的设计方式。你既可以通过继承Sized来拥有__len__方法，此时instance(对象, Sized)返回True；也可以在自己设计的类中实现__len__，instance(对象, Sized)仍然返回True。
对抽象基类来说，需要用到装饰器 @abc.abstractmethod；对于鸭子类型来说，需要重写__subclasshook__魔法方法。
以上都是基于元类abc.ABCMeta实现的。顺便提醒，注意import abc与from collections import abc各自的区别。
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