Python ABC（抽象基类）及 应用场景

ABC，Abstract Base Class（抽象基类），主要定义了基本类和最基本的抽象方法，可以为子类定义共有的API，不需要具体实现。相当于是Java中的接口或者是抽象类。

抽象基类可以不实现具体的方法（当然也可以实现，只不过子类如果想调用抽象基类中定义的方法需要使用super()）而是将其留给派生类实现。

抽象基类提供了逻辑和实现解耦的能力，即在不同的模块中通过抽象基类来调用，可以用最精简的方式展示出代码之间的逻辑关系，让模块之间的依赖清晰简单。同时，一个抽象类可以有多个实现，让系统的运转更加灵活。而针对抽象类的编程，让每个人可以关注当前抽象类，只关注其方法和描述，而不需要考虑过多的其他逻辑，这对协同开发有很大意义。极简版的抽象类实现，也让代码可读性更高。

抽象基类的使用：

1：直接继承：直接继承抽象基类的子类就没有这么灵活，抽象基类中可以声明”抽象方法“和“抽象属性”，只有完全覆写（实现）了抽象基类中的“抽象”内容后，才能被实例化，而虚拟子类则不受此影响。

2：虚拟子类

将其他的类”注册“到抽象基类下当虚拟子类（调用register方法），虚拟子类的好处是你实现的第三方子类不需要直接继承自基类，可以实现抽象基类中的部分API接口，也可以根本不实现，但是issubclass(), issubinstance()进行判断时仍然返回真值。

Python 对于ABC的支持模块是abc模块，定义了一个特殊的metaclass：ABCMeta 还有一些装饰器：@abstractmethod 和 @abstractproperty 。abc.ABCMeta 用于在Python程序中创建抽象基类。而抽象基类如果想要声明“抽象方法”，可以使用 @abstractmethod ，如果想声明“抽象属性”，可以使用 @abstractproperty 。

为了解决Python2&3的兼容问题，需要引入six模块，该模块中有一个针对类的装饰器 @six.add_metaclass(MetaClass) 可以为两个版本的Python类方便地添加metaclass

通用做法。

@six.add_metaclass(MetaClass) 的作用是在不同版本的Python之间提供一个优雅的声明类的metaclass的手段，事实上不用它也可以，只是使用了它代码更为整洁明了。

实例：

import abc
import six
@six.add_metaclass(abc.ABCMeta)
class BaseClass(object):
    @abc.abstractmethod
    def func_a(self, data):
        """
        an abstract method need to be implemented
        """
    @abc.abstractmethod
    def func_b(self, data):
        """
        another abstract method need to be implemented
        """
class SubclassImpl(BaseClass):
    def func_a(self, data):
        print("Overriding func_a, " + str(data))
    @staticmethod
    def func_d(self, data):
        print(type(self) + str(data))
class RegisteredImpl(object):
    @staticmethod
    def func_c(data):
        print("Method in third-party class, " + str(data))
BaseClass.register(RegisteredImpl)
if __name__ == '__main__':
    for subclass in BaseClass.__subclasses__():
        print("subclass of BaseClass: " + subclass.__name__)
    print("subclass do not contains RegisteredImpl")
    print("-----------------------------------------------")
    print("RegisteredImpl is subclass: " + str(issubclass(RegisteredImpl, BaseClass)))
    print("RegisteredImpl object  is instance: " + str(isinstance(RegisteredImpl(), BaseClass)))
    print("SubclassImpl is subclass: " + str(issubclass(SubclassImpl, BaseClass)))
    print("-----------------------------------------------")
    obj1 = RegisteredImpl()
    obj1.func_c("RegisteredImpl new object OK!")
    print("-----------------------------------------------")
    obj2 = SubclassImpl()  #由于没有实例化所有的方法，所以这里会报错 Can't instantiate abstract class SubclassImpl with abstract methods func_b
    obj2.func_a("It's right!")

结果如下：

subclass of BaseClass: SubclassImpl
subclass do not contains RegisteredImpl
-----------------------------------------------
RegisteredImpl is subclass: True
RegisteredImpl object  is instance: True
SubclassImpl is subclass: True
-----------------------------------------------
Method in third-party class, RegisteredImpl new object OK!
-----------------------------------------------
Traceback (most recent call last):
  File "/Users/bytedance/codes/repos37/adhoc/pytorch_test/pytorch_test3.py", line 38, in <module>
    obj2 = SubclassImpl()  #由于没有实例化所有的方法，所以这里会报错 Can't instantiate abstract class SubclassImpl with abstract methods func_b
TypeError: Can't instantiate abstract class SubclassImpl with abstract methods func_b

1. #我们去检查某个类是否有某种方法

import abc
import six

class Company(object):
    def __init__(self, employee_list):
        self.employee = employee_list
    def __len__(self):
        return len(self.employee)
com = Company(["bobby1","bobby2"])
print(hasattr(com, "__len__"))
class A:
    pass
class B:
    pass

2. #我们在某些情况之下希望判定某个对象的类型

from collections.abc import Sized
isinstance(com, Sized)
b = B()
print(isinstance(b, A))
# print(len(com))

3.

import abc
import six

#我们需要强制某个子类必须实现某些方法
#实现了一个web框架，集成cache(redis, cache, memorychache)
#需要设计一个抽象基类， 指定子类必须实现某些方法
#如何去模拟一个抽象基类
import abc
from collections.abc import *

class CacheBase(metaclass=abc.ABCMeta):
    @abc.abstractmethod
    def get(self, key):
        raise NotImplementedError
    @abc.abstractmethod
    def set(self, key, value):
        raise NotImplementedError

#以下直接register可以
class RedisCache(object):
    def set(self, key, value):
        print('set key={} value={}'.format(key, value))

CacheBase.register(RedisCache)
redis_cache = RedisCache()
redis_cache.set("key", "value")

#以下继续就废了：
class RedisCache1(CacheBase):
    def set(self, key, value):
        print('set key={} value={}'.format(key, value))
redis_cache1 = RedisCache1()
redis_cache1.set("key", "value")

# 报错： TypeError: Can't instantiate abstract class RedisCache1 with abstract methods get

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