浅谈Python中抽象类和接口类的使用

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👋 简介

什么是抽象类，抽象类是一个特殊的类，它的特殊之处在于只能被继承，不能被实例化。抽象类的本质还是类，指的是一组类的相似性，而接口只强调函数属性的相似性。
抽象类：is-a的关系，属于某种东西的概念
接口类：has-a的关系，属于拥有某种型为

📖 正文

1 抽象类

抽象方法是一种在基类中声明但不提供具体实现的方法。这些方法在基类中只有方法签名，而具体的实现需要在派生类中完成。在Python中，使用abstractmethod装饰器来标记抽象方法。

1.1 定义抽象类

from abc import ABC, abstractmethod


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

    @abstractmethod
    def perimeter(self):
        pass

Shape类继承自ABC，表示这是一个抽象基类，并且使用@abstractmethod装饰器声明了抽象方法area和perimeter。告诉Python解释器，任何继承自Shape的子类都必须提供area和perimeter方法的具体实现。

1.2 对抽象类的继承

class Circle(Shape):
    PI = 3.14

    def __init__(self, radius):
        """
        圆形初始数据
        :param radius: 半径
        """
        self.radius = radius

    def area(self):
        """
        圆形面积计算：π * r^2
        :return:
        """
        return self.radius ** 2 * Circle.PI

    def perimeter(self):
        """
        圆形周长计算：直径 * π
        :return:
        """
        return 2 * Circle.PI * self.radius


class Rectangle(Shape):
    def __init__(self, width, height):
        """
        长方形的初始数据
        :param width: 宽
        :param height: 长
        """
        self.width = width
        self.height = height

    def area(self):
        """
        长方形面积计算：长 * 宽
        :return:
        """
        return self.width * self.height

    def perimeter(self):
        """
        长方形周长计算：2 * (长 + 宽)
        :return:
        """
        return 2 * (self.width + self.height)

定义两个类，分别为圆形类Circle和长方形类Rectangle，同时这两个类分别实现了计算面积area和计算周长perimeter的方法

2 接口类

接口类的定义和抽象类相同，只不过接口类做为拓展，表示一种has-a的关系，拥有某种行为

2.1 初始类

class Tiger():

    def __init__(self):
        self.type = '老虎'

    def walk(self):
        print(f'{self.type}会走路')

    def swim(self):
        print(f'{self.type}会游泳')


class Monkey():
    def __init__(self):
        self.type = '猴子'

    def walk(self):
        print(f'{self.type}会走路')

    def climb(self):
        print(f'{self.type}会爬树')


class Swan():
    def __init__(self):
        self.type = '天鹅'

    def walk(self):
        print(f'{self.type}会走路')

    def swim(self):
        print(f'{self.type}会游泳')

    def fly(self):
        print(f'{self.type}会飞行')

定义三个动物类，他们都分别有相同的行为，此时当我们新增一个喜鹊类，如果同样存在飞行属性的动物，就需要定义飞行相关的方法，所以我们可以将相同行为的抽取出来，定义一个接口类，然后进行实现

# 这时新增一个类，同样包含walk和fly行为
class Magpie():

    def __init__(self):
        self.type = '喜鹊'

    def walk(self):
        print(f'{self.type}会走路')

    def fly(self):
        print(f'{self.type}会飞行')

2.2 定义接口类

class IWalk(ABC):
    @abstractmethod
    def walk(self):
        pass


class ISwim(ABC):
    @abstractmethod
    def swim(self):
        pass


class IFly(ABC):
    @abstractmethod
    def fly(self):
        pass

定义三个接口，分别表示三种行为，其中首字母I，表示这是一个接口类

2.3 对接口类实现

class Tiger(IWalk, ISwim):

    def __init__(self):
        self.type = '老虎'

    def walk(self):
        print(f'{self.type}会走路')

    def swim(self):
        print(f'{self.type}会游泳')


class Monkey(IWalk):
    def __init__(self):
        self.type = '猴子'

    def walk(self):
        print(f'{self.type}会走路')

    def climb(self):
        print(f'{self.type}会爬树')


class Swan(IWalk, ISwim, IFly):
    def __init__(self):
        self.type = '天鹅'

    def walk(self):
        print(f'{self.type}会走路')

    def swim(self):
        print(f'{self.type}会游泳')

    def fly(self):
        print(f'{self.type}会飞行')


class Magpie(IWalk, IFly):

    def __init__(self):
        self.type = '喜鹊'

    def walk(self):
        print(f'{self.type}会走路')

    def fly(self):
        print(f'{self.type}会飞行')

Tips:
继承了接口类，就必须全部实现接口类中定义的方法

✏️ 总结

• 抽象类和接口类在python中，并没有什么不同，都是用来约束子类中的方法的，只要是抽象类和接口类中被abstractmethod装饰的方法，都需要被子类实现；
• 当多个类有相同的功能也有不同的功能的时候，应该采用多个接口类来进行分别的约束
• 抽象类 是python中定义类的一种规范，用来约束子类中的方法的。被abstractmethod装饰的方法，子类必须实现，否则实例化时报错。
• 接口类 满足接口隔离原则，且完成多继承的约束。如果不按照规范，在调用方法时，报错。

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