Python 中如何创建和使用抽象类？

2024-03-03 10:45:03

Python 中抽象类的实现

作为程序员，我经常遇到必须创建抽象类的情况。抽象类定义了一组必须由其派生类实现的方法，但它本身不能被实例化。在 Python 中，虽然没有内置的抽象类机制，但我们可以通过其他方法来模拟实现。

抽象方法的标记

使用 ABC 模块的 @abstractmethod 装饰器，可以标记抽象方法。继承该基类的子类必须实现所有抽象方法，否则实例化时会抛出异常。例如：

from abc import ABC, abstractmethod

class AbstractShape(ABC):
    @abstractmethod
    def area(self):
        pass

元类的使用

另一种实现抽象类的方法是使用元类。元类是一种创建类的方法，可以用于实现抽象类。通过重写 __new__ 方法，可以在创建实例时检查是否实现了所有抽象方法。例如：

class AbstractMetaclass(type):
    def __new__(cls, name, bases, attrs):
        for attr in attrs.values():
            if isinstance(attr, abstractmethod):
                raise Exception("Abstract class %s must implement %s" % (name, attr.__name__))
        return super().__new__(cls, name, bases, attrs)

然后，使用元类创建抽象类：

class AbstractShape(metaclass=AbstractMetaclass):
    @abstractmethod
    def area(self):
        pass

示例：圆形

以下是一个使用 ABC 模块实现的抽象类示例，用于表示形状：

from abc import ABC, abstractmethod
from math import pi

class AbstractShape(ABC):
    @abstractmethod
    def area(self):
        pass

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

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

shape = Circle(5)
print(shape.area())  # 输出：78.53981633974483