python內置模塊abc，抽象基類

一、簡介

abc 模塊（Abstract Base Classes）是 Python 標準庫中的一個模塊，主要用於創建和使用抽象基類。

抽象基類是一種特殊的類，用於定義接口和共享功能，但不能直接實例化。它們用於建立類的繼承關系，並強制子類實現特定的方法或屬性。抽象基類提供了一種約束機制，可以確保子類具有特定的接口和行為。

abc 模塊提供了以下主要功能：

定義抽象基類：通過繼承 ABC 類來定義抽象基類。抽象基類可以包含抽象方法、具體方法和屬性。

標記抽象方法：使用 abstractmethod 裝飾器來標記方法為抽象方法。抽象方法在抽象基類中沒有實現，而是由子類來實現。

檢查子類的接口：使用 isinstance() 函數或 issubclass() 函數可以檢查對象或類是否符合抽象基類的接口。

創建可選的接口：抽象基類可以定義一組可選的方法，子類可以選擇性地實現這些方法。

抽象基類的主要用途是定義類的接口規范和約束。它們可以幫助開發者遵循一致的設計模式和接口風格，提高代碼的可讀性、可維護性和可擴展性。通過使用抽象基類，可以在設計階段就明確規定子類應該實現的方法和屬性，從而減少錯誤和提高代碼的可靠性。

除了上述功能，abc 模塊還提供了其他一些輔助函數和類，例如 register() 函數用於註冊虛擬子類，ABCMeta 元類用於創建自定義的抽象基類等。

總之，abc 模塊為 Python 開發者提供了創建和使用抽象基類的工具，促進了代碼的結構化和可維護性。它是面向對象編程中的重要工具之一，特別適用於定義接口和實現多態性。

二、使用

from abc import ABC, abstractmethod
class MyAbstractClass(ABC):
    @abstractmethod
    def my_abstract_method(self):
        pass
class MyConcreteClass(MyAbstractClass):
    def my_abstract_method(self):
        print("Implemented abstract method")
# 無法實例化抽象基類
# my_abstract = MyAbstractClass()  # 報錯
# 可以實例化子類
my_concrete = MyConcreteClass()
my_concrete.my_abstract_method()  # 輸出: Implemented abstract method

三、基類

abc.ABC：ABC 是一個輔助基類，用於定義抽象基類。

使用方法：將 ABC 作為抽象基類的父類，通過繼承它來創建抽象基類。
作用：ABC 類提供了一個基類，用於創建抽象基類的繼承關系。

import abc
class Shape(abc.ABC):
    @abc.abstractmethod
    def area(self):
        pass
    @abc.abstractmethod
    def perimeter(self):
        pass
class Rectangle(Shape):
    def __init__(self, length, width):
        self.length = length
        self.width = width
    def area(self):
        return self.length * self.width
    def perimeter(self):
        return 2 * (self.length   self.width)
class Circle(Shape):
    def __init__(self, radius):
        self.radius = radius
    def area(self):
        return 3.14 * self.radius * self.radius
    def perimeter(self):
        return 2 * 3.14 * self.radius
rectangle = Rectangle(5, 3)
print(rectangle.area())  # 輸出：15
print(rectangle.perimeter())  # 輸出：16
circle = Circle(4)
print(circle.area())  # 輸出：50.24
print(circle.perimeter())  # 輸出：25.12

abc.ABCMeta：ABCMeta 是一個元類，用於創建自定義的抽象基類。

使用方法：將 ABCMeta 作為元類來創建自定義的抽象基類。
作用：ABCMeta 元類提供了一些額外的功能，允許自定義抽象基類的行為，例如自定義實例化過程、屬性訪問等。

import abc
class Plugin(metaclass=abc.ABCMeta):
    @abc.abstractmethod
    def load(self):
        pass
    @abc.abstractmethod
    def run(self):
        pass
class MyPlugin(Plugin):
    def load(self):
        print("Loading plugin...")
    def run(self):
        print("Running plugin...")
plugin = MyPlugin()
plugin.load()  # 輸出：Loading plugin...
plugin.run()  # 輸出：Running plugin...

四、裝飾器

abc.abstractproperty：abstractproperty 裝飾器用於定義抽象屬性。

使用方法：將 @abstractproperty 放置在屬性定義之前，表示該屬性是一個抽象屬性，沒有具體的實現。
作用：abstractproperty 裝飾器標記的屬性必須在抽象基類的子類中進行實現。

abc.abstractclassmethod：abstractclassmethod 裝飾器用於定義抽象類方法。

使用方法：將 @abstractclassmethod 放置在類方法定義之前，表示該類方法是一個抽象類方法，沒有具體的實現。
作用：abstractclassmethod 裝飾器標記的類方法必須在抽象基類的子類中進行實現。

abc.abstractstaticmethod：abstractstaticmethod 裝飾器用於定義抽象靜態方法。

使用方法：將 @abstractstaticmethod 放置在靜態方法定義之前，表示該靜態方法是一個抽象靜態方法，沒有具體的實現。
作用：abstractstaticmethod 裝飾器標記的靜態方法必須在抽象基類的子類中進行實現。