作者：麦叔

来源：麦叔编程

ABC是什么

我们来聊一个Python进阶话题，抽象基类，英文是Abstract Base Class，简称为ABC。

这个名字看起来很简单，ABC，但其实是Python进阶的重要知识点。提高Python设计能力的重要武器！

虽然Python相对Java等相对比较灵活。但要设计稍微复杂点的系统，高水平的设计者还是会使用一些设计技巧，比如使用ABC。至少Python内置集合类就大量使用了ABC。

简单来说，ABC是一种抽象的类，它只是规定了一些规范。要实现这个ABC的子类必须提供规范中要求的方法和属性。

我们来看例子吧。

设计场景

假设我们要开发一个媒体播放器。它可以播放不同的媒体格式。

在这种情况下，一个很好的选择就是创建一个ABC来声明子类需要提供的方法和属性。

一般的设计是这样的，让多个类都实现一个通用的函数，比如 play()。我们将媒体播放器定义为抽象类。每种特定的媒体文件格式（如mp4，MOV，AVI等）都可以提供抽象类的具体实现。

抽象类

下面是一个抽象类，它需要子类提供具体的方法实现和属性：

class MediaLoader(abc.ABC):
    @abc.abstractmethod
    def play(self) -> None:
        ...

    @property
    @abc.abstractmethod
    def ext(self) -> str:
        ...

abc.ABC是一个用于控制实体类创建的元类。Python的默认元类是type。默认的元类当创建实例的时候不会检查抽象方法。abc.ABC扩展了type，它会阻止我们为没有被完全实现的类创建实例。

抽象方法

抽象类中有两处使用了装饰器。一处使用@abc.abstractmethod ，另一处同时使用了@property和@abc.abstractmethod。Python广泛使用装饰器来修改函数或方法的功能。在这个例子中，它为元类ABC提供了额外的细节。因为我们标注了某个方法或属性是抽象的，子类必须实现相应的方法或属性才能成为有用的、可以被实例化的类。

抽象类的方法体是**...**。这个三点标记，即省略号，确实是合法的Python 代码，用以提醒我们：具体的子类需要实现相应的方法。

抽象属性

我们在ext()方法上也使用了@property装饰器。我们的目的是为了提供一个名为ext的字符串类型的类变量。使用@property把它声明为属性，这样子类可以选择使用简单的变量或者使用方法来实现这个属性。在实体类中使用简单变量可以满足抽象类的要求，也能通过mypy的类型检查。如果需要一些更复杂的计算，可以使用方法来替代简单的属性变量。

使用了这些标记的类会拥有了一个特殊的属性__abstractmethods__。这个属性会列出所有的抽象方法或属性：

>>> MediaLoader.__abstractmethods__
frozenset({'ext', 'play'})

测试一下

如果实现一个子类，会发生什么？我们看两个例子，一个反面例子Wav，它没有为抽象提供必要的实现。一个正面例子，它为抽象提供了具体实现。

>>> class Wav(MediaLoader): 
...     pass
...
>>> x = Wav() 
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module> 
TypeError: Can't instantiate abstract class Wav with abstract methods ext, play 

>>> class Ogg(MediaLoader): 
...     ext = '.ogg' 
...     def play(self): 
...         pass
...
>>> o = Ogg()

子类Wav没有实现任何抽象方法。当我们尝试创建一个Wav类的实例时，抛出了异常。因为作为MediaLoader的子类，它没有实现ABC要求的规范，不能创建实例。

而子类Ogg提供了抽象属性的实现，所以它可以被实例化。

在创建复杂的应用时，这有明显的优势。像这样使用抽象类，可以确保子类符合规范，也可以让mypy很清楚地判断一个类是否实现了必要的方法和属性，在开发过程中为我们实时指出问题。

ABC你懂了吗？好啦，今天就聊到这里。如果喜欢，记得点赞！

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