在python中，如何实现抽象类的效果？

我们都知道，在java中有接口(interface)的概念，类可以实现多个接口，但是必须要实现所有接口中的方法，但是在python 中并没有接口的概念，类可以通过多继承的方式继承自多个类，现在如果我们想要实现在java中的接口的效果，强制要求子类必须实现一些方法，该如何操作呢？

抽象类的实现

python 在有个ABCMeta类，如果定义类的时候，设置元类(metaclass) 为 ABCMeta 时，并且定义了抽象方法，则该类不可以直接初始化。

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import abc


class Runable(metaclass=abc.ABCMeta):

    @abc.abstractmethod
    def run(self):
        pass


r = Runable()

上面我们定义了一个Runable 类，并设置元类为abc.ABCMeta,我们在该类中定义了一个run方法，并且使用@abc.abstractmethod 进行装饰，这种情况下，当尝试使用 r = Runable() 来初始化一个实例时，则会抛出一个异常 TypeError: Can't instantiate abstract class Runable with abstract method run

但是如果将@abc.abstractmethod 装饰器去掉，则可以正常的实例化

我们也可以继承自abc.ABC类来定义类，效果和上面是一样的，abc.ABC 类是一个包装类

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class ABC(metaclass=ABCMeta):
    """Helper class that provides a standard way to create an ABC using
    inheritance.
    """
    __slots__ = ()

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class Runable(abc.ABC):

    def run(self):
        print("can run .....")
       

如果在定义类的时候，既没有继承abc.ABC，也没有设置metaclass=ABCMeta,则即使在方法上加上abstractmethod装饰器，也不会起到抽象类的作用，还是可以正常的初始化实例。 但是如果没有定义抽象方法，也是可以正常的实例的

所以我们得出以下结论，想要实现抽象类的效果，即要满足两个条件

1. 类继承自abc.ABC或者 设置元类为abc.ABCMeta
2. 在类中定义抽象方法，即使用abc.abstractmethod装饰的方法

实现抽象类的子类

抽象类的初衷是定义规则，要求子类必须要实现哪些方法，当某个子类继承自某个抽象类，并且全部实现了抽象类中的方法，则该类可以正常的实例化，否则也不可以实例化

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class Runable(metaclass=abc.ABCMeta):

    @abc.abstractmethod
    def run(self):
        pass

    @abc.abstractmethod
    def walk(self):
        pass

class Dog(Runable):
    def run(self):
        print("dog run ")

上面的Dog 类只是实现了Runable 的run方法，并没有实现walk 方法，则还是不能正常地实例化。

这里有一个注意点，子类对于父类中的抽象方法，并不一定要求和抽象方法的函数签名一致，这点真的是很诧异， 😂 看以下代码

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class Runable(metaclass=abc.ABCMeta):

    @abc.abstractmethod
    def run(self):
        pass

    @abc.abstractmethod
    def walk(self, name):
        pass

class Dog(Runable):
    def run(self):
        print("dog run ")

    def walk(self):
        print("dog walk")
        
d = Dog()
d.run()
d.walk()

抽象类Runable 中定义walk 方法的签名为 def walk(self, name): 这里需要有一个name参数， 但是子类在实现的时候，并没有该参数，在python 中，认为这种也算实现了walk 抽象方法，但是IDE会给出一个警告 Signature of method 'Dog.walk()' does not match signature of base method in class 'Runable' 上面的代码可以正常的运行，也就是说，Dog 类可以正常地初始化，这个就不得吐槽一下了！