【Python进阶】隐式接口检查与 isinstance 的机制解析_python isinstance()的检查机制-优快云博客

首先来看下面一段代码：

from collections import abc

class MyClass:
    def __contains__(self, item):
        return item in [1, 2, 3]

print(isinstance(MyClass(), abc.Container))  # True

这里MyClass并没有显示继承abc.Container类型，为何最后输出了True呢？

一. isinstance 的作用

isinstance 本身并不会检查对象是否实现了特定的方法。它的主要作用是检查对象是否是某个类或其子类的实例。具体来说，isinstance(obj, cls) 会检查 obj 是否是 cls 类型或其子类的实例。因此，isinstance 只关注类的继承关系，而不会关心类的具体方法实现。

isinstance(obj, SomeClass)  # 检查 obj 是否是 SomeClass 或其子类的实例

二. abc.Collection 和隐式接口检查

abc.Collection 和其他抽象基类（如 abc.Iterable，abc.Mapping 等）不是通过继承关系直接强制类实现某些方法，而是通过协议（protocol）来定义接口。具体来说，abc.Collection 本身会通过__subclasshook__方法来自动检查类是否实现了必要的魔法方法（例如__contains__() 和__len__()）。

当你使用 isinstance(obj, Collection) 时，Collection 类型会通过__subclasshook__ 方法检查 obj 类是否实现了__contains__() 和__len__() 方法。如果 obj 的类实现了这些方法，isinstance 会返回 True，即认为 obj 是 Collection 类型的实例。这个检查机制由 abc.Collection 通过__subclasshook__实现。

三. 隐式继承关系

这个“隐式继承”并不是传统意义上的继承。在 Python 中，抽象基类（如 abc.Collection）不强制类继承它们。相反，抽象基类通过协议（方法签名和行为）来定义要求，具体类只需要实现协议中定义的方法即可。Python 会通过__subclasshook__方法来检查类是否符合这些协议，而 isinstance 调用会利用这些检查。

换句话说，abc.Collection 等抽象基类通过__subclasshook__机制自动检查类是否实现了符合接口要求的方法，而不是通过传统的类继承关系。这是 Python 中的“鸭子类型”特性的一部分——只要一个类看起来像某个类型（即它实现了该类型要求的方法），就可以被认为是该类型的实例。

四.subclasshook和方法检查

每个 abc 模块中的抽象基类（如 abc.Collection）都有一个__subclasshook__方法。这个方法会在 isinstance() 被调用时触发，并对目标类进行检查。以 abc.Collection 为例，当你执行 isinstance(obj, Collection) 时，Collection 的__subclasshook__方法会检查 obj 是否实现了__contains__() 和__len__() 方法。

subclasshook的实现可以是这样的：

from collections.abc import Collection

class MyCollection:
    def __contains__(self, item):
        return item in [1, 2, 3]

    def __len__(self):
        return 3

此时 MyCollection 没有显式继承 Collection，但仍然会通过subclasshook被认为是 Collection 的子类

print(isinstance(MyCollection(), Collection))  # True

Collection 内部的__subclasshook__方法会检查 MyCollection 是否实现了__contains__() 和__len__() 方法，而不是通过传统的类继承关系来判断。因此，即使 MyCollection 没有显式继承 Collection，只要它实现了这些方法，isinstance 仍然会返回 True。

五、总结

isinstance 只是检查对象是否是某个类或其子类的实例，它并不关心类的方法实现。
abc.Collection 等抽象基类通过__subclasshook__方法来隐式检查一个类是否实现了符合接口要求的方法（如__contains__() 和__len__()）。
这种方法检查由抽象基类（例如 abc.Collection）实现，而不是 isinstance 自身。isinstance 会利用这些检查来判断一个对象是否符合某个类型的要求。
因此，隐式继承关系和方法检查是由 abc.Collection 类（以及其他抽象基类）内部的机制__subclasshook__来完成的，而不是由 isinstance 直接实现的。

基础扩展（以下粗体字均为前后双下划线的方法，由于编辑功能原因显示为加粗）
类似的collections.abc中还有很多类都实现了__subclasshock__方法，比如abc.Sized（实现 len()）、abc.Mapping（实现 getitem(), iter(), 和__len__() 方法）、abc.MutableMapping（实现 setitem(), delitem(), 以及 getitem(), iter(), 和 len() 方法）、abc.Sequence（实现 getitem(), len() 方法，并可以选择性地实现 contains() 和 index() 方法）、abc.MutableSequence（实现 setitem(), delitem(), getitem(), len() 方法）、abc.Set（实现 contains() 和 iter() 方法）、abc.MutableSet（实现 add(), __remove(), contains(), 和 iter() 方法）