前言

抽象基类（Abstract Base Class or ABC）是python的metaclass应用中最使用和广泛使用的例子，它的作用是保证了class遵循一个固定的接口规则而不需要人工反复检查。下面来看看如何使用python中的抽象基类ABC。

>>> import abc
>>> class Spam(metaclass=abc.ABCMeta):
...     @abc.abstractmethod
...     def some_method(self):
...         raise NotImplemented()
...
>>> class Eggs(Spam):
...     def some_new_method(self):
...         pass
...
>>> eggs = Eggs()
---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-4-2f49c09d2b81> in <module>()
----> 1 eggs = Eggs()

TypeError: Can't instantiate abstract class Eggs with abstract methods some_method

>>> class Bacon(Spam):
...     def some_method():
...         pass
...
>>> bacon = Bacon()

观察上面代码，如果class不能满足所有的抽象方法都被继承或者说重写，抽象基类就会阻止class的实例化。除了一般的方法，python中的property，staticmethod，classmethod都支持作为抽象方法，即被装饰器@abc.abstractmethod所修饰。

要注意的是从python3.3过后，abstractproperty，abstractclassmethod，abstractstaticmethod都被遗弃了，因为propery，classmethod，staticmethod都可以被abstractmethod认识，所以只要先用property装饰器，再使用abstractmethod就能被认为是一个abstractproperty装饰器了。要小心abstractmethod放在最里面装饰。

>>> class Spam(object, metaclass=abc.ABCMeta):
...     @property
...     @abc.abstractmethod
...     def some_property(self):
...         raise NotImplemented()
...
...     @classmethod
...     @abc.abstractmethod
...     def some_classmethod(cls):
...         raise NotImplemented()
...
...     @staticmethod
...     @abc.abstractmethod
...     def some_staticmethod():
...         raise NotImplemented()
...
...     @abc.abstractmethod
...     def some_method():
...         raise NotImplemented()

python内部如何实现这样的功能的？可以通过阅读源码abc.py，这里也有一个简单的解释：

首先，abc.abstractmethod给function设置了属性__isabstractmethod__为True，所以如果你不想要这个装饰器，只要对应这行作修改就好了：

some_method.__isabstractmethod__ = True

然后，元类abc.ABCMeta浏览所有__isabstractmethod__为True的条目。此外，它还检查每个基类的__isabstractmethod__集合以防这个类是从abstract类继承而来的。所有条目中__isabstractmethod__仍然为True的将会被添加到储存在class的frozenset中形成一个__abstractmethods__集合。

如何检查class是否完全实现不包含abstractmethod，这个其实是python内部的功能。我们可以简单地模拟metaclass的表现行为，但是要注意的是abc.ABCMeta实际上包含的功能更多。

>>> class AbstractMeta(type):
...     def __new__(metaclass, name, bases, namespace):
...         cls = super().__new__(metaclass, name, bases, namespace)
...         cls.__abstractmethods__ = frozenset(('something',))
...         return cls

>>> class Spam(metaclass=AbstractMeta):
... 	pass

>>> eggs = Spam()
---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-24-c7d64fafb2e2> in <module>()
----> 1 eggs = Spam()

TypeError: Can't instantiate abstract class Spam with abstract methods somethingclas

参考链接

  • Mastering Python - Rick can Hattem