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python函数抽象原则 抽象函数入门

为什么使用抽象基类在Python

抽象方法是基类中定义的方法,但却没有任何实现。在java中,可以把方法申明成一个接口。而在python中实现一个抽象方法的简单的方法是:

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class Sheep(object):

def get_size(self):

raise NotImplementedError

任何从Sheep继承下来的子类必须实现get_size方法。否则就会产生一个错误。但这种实现方法有个缺点。定义的子类只有调用那个方法时才会抛错。这里有个简单方法可以在类被实例化后触发它。使用python提供的abc模块。

python中定义函数的关键字是什么?

python中定义函数的关键字是def。

Python使用def关键字开始函数定义,紧接着是函数名,括号内部为函数的参数,内部为函数的具体功能实现代码,如果想要函数有返回值, 在expressions中的逻辑代码中用return返回。

上面我们定义了一个名字为 function 的函数,函数没有不接受参数,所以括号内部为空,紧接着就是 函数的功能代码。

如果执行该脚本,发现并没有输出任何输出,因为我们只定义了函数,而并没有执行函数。 这时我们在Python命令提示符中输入函数调用 function(), 注意这里调用函数的括号不能省略。

python的学习

如果我们用代码实现了一个小功能,但想要在程序代码中重复使用,不能在代码中到处粘贴这些代码,因为这样做违反了软件工程中DRY原则。 Python提供了函数功能,可以将我们这部分功能抽象成一个函数以方便程序调用,或者提供给其他模块使用。

函数是组织好的,可重复使用的,用来实现单一,或相关联功能的代码段。(推荐学习:Python视频教程)函数必须先定义,才能调用,否则会报错,无参数时函数的调用函数名()。

有参数时函数的调,不要在定义函数的时候在函数体里面调用本身,否则会出不来,陷入循环调用,函数需要调用函数体才会被执行,单纯的只是定义函数是不会被执行的。

Python中的抽象类和抽象方法

抽象类是一个特殊的类,它只能被继承,不能被实例化。python中如果要使用抽象类则需要导入模块 abc ,

在定义抽象类的时候,需要添加参数 metaclass=abc.ABCMeta ,在定义抽象方法时需要在方法前添加声明

注意,我们只需写出方法的名称,不用写出具体的方法内容。

例如:

或者我们也可以写成

python下的抽象类的用途和意义?

抽象类是不完整的,并且它只能用作基类。它与非抽象类的不同: 1、抽象类不能直接实例化,并且对抽象类使用 new 运算符是编译时错误。虽然一些变量和值在编译时的类型可以是抽象的,但是这样的变量和值必须或者为 null,或者含有对非抽象类的实例的引用(此非抽象类是从抽象类派生的)。 2、允许(但不要求)抽象类包含抽象成员。 3、抽象类不能被密封。 当从抽象类派生非抽象类时,这些非抽象类必须具体实现所继承的所有抽象成员,从而重写那些抽象成员。在下边的示例中: abstract class A{ public abstract void F();} abstract class B: A{ public void G() {}} class C: B{ public override void F() { // actual implementation of F }}  抽象类 A 引入抽象方法 F。类 B 引入另一个方法 G,但由于它不提供 F 的实现,B 也必须声明为抽象类。类 C 重写 F,并提供一个具体实现。由于 C 中没有了抽象成员,因此可以(但并非必须)将 C 声明为非抽象类。 抽象类与接口紧密相关。然接口又比抽象类更抽象,这主要体现在它们的差别上:1)类可以实现无限个接口,但仅能从一个抽象(或任何其他类型)类继承,从抽象类派生的类仍可实现接口,从而得出接口是用来解决多重继承问题的。2)抽象类当中可以存在非抽象的方法,可接口不能且它里面的方法只是一个声明必须用public来修饰没有具体实现的方法。3)抽象类中的成员变量可以被不同的修饰符来修饰,可接口中的成员变量默认的都是静态常量(static final)。4)这一点也是最重要的一点本质的一点"抽象类是对象的抽象,然而接口是一种行为规范"。

如何在Python中使用static,class,abstract方法

方法在Python中是如何工作的

方法就是一个函数,它作为一个类属性而存在,你可以用如下方式来声明、访问一个函数:

Python

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class Pizza(object):

...     def __init__(self, size):

...         self.size = size

...     def get_size(self):

...         return self.size

...

Pizza.get_size

unbound method Pizza.get_size

Python在告诉你,属性_get_size是类Pizza的一个未绑定方法。这是什么意思呢?很快我们就会知道答案:

Python

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Pizza.get_size()

Traceback (most recent call last):

File "stdin", line 1, in module

TypeError: unbound method get_size() must be called with Pizza instance as first argument (got nothing instead)

我们不能这么调用,因为它还没有绑定到Pizza类的任何实例上,它需要一个实例作为第一个参数传递进去(Python2必须是该类的实例,Python3中可以是任何东西),尝试一下:

Python

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Pizza.get_size(Pizza(42))

42

太棒了,现在用一个实例作为它的的第一个参数来调用,整个世界都清静了,如果我说这种调用方式还不是最方便的,你也会这么认为的;没错,现在每次调用这个方法的时候我们都不得不引用这个类,如果不知道哪个类是我们的对象,长期看来这种方式是行不通的。

那么Python为我们做了什么呢,它绑定了所有来自类_Pizza的方法以及该类的任何一个实例的方法。也就意味着现在属性get_size是Pizza的一个实例对象的绑定方法,这个方法的第一个参数就是该实例本身。

Python

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Pizza(42).get_size

bound method Pizza.get_size of __main__.Pizza object at 0x7f3138827910

Pizza(42).get_size()

42

和我们预期的一样,现在不再需要提供任何参数给_get_size,因为它已经是绑定的,它的self参数会自动地设置给Pizza实例,下面代码是最好的证明:

Python

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m = Pizza(42).get_size

m()

42

更有甚者,你都没必要使用持有Pizza对象的引用了,因为该方法已经绑定到了这个对象,所以这个方法对它自己来说是已经足够了。

也许,如果你想知道这个绑定的方法是绑定在哪个对象上,下面这种手段就能得知:

Python

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m = Pizza(42).get_size

m.__self__

__main__.Pizza object at 0x7f3138827910

# You could guess, look at this:

...

m == m.__self__.get_size

True

显然,该对象仍然有一个引用存在,只要你愿意你还是可以把它找回来。

在Python3中,依附在类上的函数不再当作是未绑定的方法,而是把它当作一个简单地函数,如果有必要它会绑定到一个对象身上去,原则依然和Python2保持一致,但是模块更简洁:

Python

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class Pizza(object):

...     def __init__(self, size):

...         self.size = size

...     def get_size(self):

...         return self.size

...

Pizza.get_size

function Pizza.get_size at 0x7f307f984dd0

静态方法

静态方法是一类特殊的方法,有时你可能需要写一个属于这个类的方法,但是这些代码完全不会使用到实例对象本身,例如:

Python

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class Pizza(object):

@staticmethod

def mix_ingredients(x, y):

return x + y

def cook(self):

return self.mix_ingredients(self.cheese, self.vegetables)

这个例子中,如果把_mix_ingredients作为非静态方法同样可以运行,但是它要提供self参数,而这个参数在方法中根本不会被使用到。这里的@staticmethod装饰器可以给我们带来一些好处:

Python不再需要为Pizza对象实例初始化一个绑定方法,绑定方法同样是对象,但是创建他们需要成本,而静态方法就可以避免这些。

Python

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Pizza().cook is Pizza().cook

False

Pizza().mix_ingredients is Pizza.mix_ingredients

True

Pizza().mix_ingredients is Pizza().mix_ingredients

True

可读性更好的代码,看到@staticmethod我们就知道这个方法并不需要依赖对象本身的状态。

可以在子类中被覆盖,如果是把mix_ingredients作为模块的顶层函数,那么继承自Pizza的子类就没法改变pizza的mix_ingredients了如果不覆盖cook的话。

类方法

话虽如此,什么是类方法呢?类方法不是绑定到对象上,而是绑定在类上的方法。

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class Pizza(object):

...     radius = 42

...     @classmethod

...     def get_radius(cls):

...         return cls.radius

...

Pizza.get_radius

bound method type.get_radius of class '__main__.Pizza'

Pizza().get_radius

bound method type.get_radius of class '__main__.Pizza'

Pizza.get_radius is Pizza().get_radius

True

Pizza.get_radius()

42

无论你用哪种方式访问这个方法,它总是绑定到了这个类身上,它的第一个参数是这个类本身(记住:类也是对象)。

什么时候使用这种方法呢?类方法通常在以下两种场景是非常有用的:

工厂方法:它用于创建类的实例,例如一些预处理。如果使用@staticmethod代替,那我们不得不硬编码Pizza类名在函数中,这使得任何继承Pizza的类都不能使用我们这个工厂方法给它自己用。

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class Pizza(object):

def __init__(self, ingredients):

self.ingredients = ingredients

@classmethod

def from_fridge(cls, fridge):

return cls(fridge.get_cheese() + fridge.get_vegetables())

调用静态类:如果你把一个静态方法拆分成多个静态方法,除非你使用类方法,否则你还是得硬编码类名。使用这种方式声明方法,Pizza类名明永远都不会在被直接引用,继承和方法覆盖都可以完美的工作。

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class Pizza(object):

def __init__(self, radius, height):

self.radius = radius

self.height = height

@staticmethod

def compute_area(radius):

return math.pi * (radius ** 2)

@classmethod

def compute_volume(cls, height, radius):

return height * cls.compute_area(radius)

def get_volume(self):

return self.compute_volume(self.height, self.radius)

抽象方法

抽象方法是定义在基类中的一种方法,它没有提供任何实现,类似于Java中接口(Interface)里面的方法。

在Python中实现抽象方法最简单地方式是:

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class Pizza(object):

def get_radius(self):

raise NotImplementedError

任何继承自_Pizza的类必须覆盖实现方法get_radius,否则会抛出异常。

这种抽象方法的实现有它的弊端,如果你写一个类继承Pizza,但是忘记实现get_radius,异常只有在你真正使用的时候才会抛出来。

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Pizza()

__main__.Pizza object at 0x7fb747353d90

Pizza().get_radius()

Traceback (most recent call last):

File "stdin", line 1, in module

File "stdin", line 3, in get_radius

NotImplementedError

还有一种方式可以让错误更早的触发,使用Python提供的abc模块,对象被初始化之后就可以抛出异常:

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import abc

class BasePizza(object):

__metaclass__  = abc.ABCMeta

@abc.abstractmethod

def get_radius(self):

"""Method that should do something."""

使用abc后,当你尝试初始化BasePizza或者任何子类的时候立马就会得到一个TypeError,而无需等到真正调用get_radius的时候才发现异常。

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BasePizza()

Traceback (most recent call last):

File "stdin", line 1, in module

TypeError: Can't instantiate abstract class BasePizza with abstract methods get_radius

混合静态方法、类方法、抽象方法

当你开始构建类和继承结构时,混合使用这些装饰器的时候到了,所以这里列出了一些技巧。

记住,声明一个抽象的方法,不会固定方法的原型,这就意味着虽然你必须实现它,但是我可以用任何参数列表来实现:

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import abc

class BasePizza(object):

__metaclass__  = abc.ABCMeta

@abc.abstractmethod

def get_ingredients(self):

"""Returns the ingredient list."""

class Calzone(BasePizza):

def get_ingredients(self, with_egg=False):

egg = Egg() if with_egg else None

return self.ingredients + egg

这样是允许的,因为Calzone满足BasePizza对象所定义的接口需求。同样我们也可以用一个类方法或静态方法来实现:

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import abc

class BasePizza(object):

__metaclass__  = abc.ABCMeta

@abc.abstractmethod

def get_ingredients(self):

"""Returns the ingredient list."""

class DietPizza(BasePizza):

@staticmethod

def get_ingredients():

return None

这同样是正确的,因为它遵循抽象类BasePizza设定的契约。事实上get_ingredients方法并不需要知道返回结果是什么,结果是实现细节,不是契约条件。

因此,你不能强制抽象方法的实现是一个常规方法、或者是类方法还是静态方法,也没什么可争论的。从Python3开始(在Python2中不能如你期待的运行,见issue5867),在abstractmethod方法上面使用@staticmethod和@classmethod装饰器成为可能。

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import abc

class BasePizza(object):

__metaclass__  = abc.ABCMeta

ingredient = ['cheese']

@classmethod

@abc.abstractmethod

def get_ingredients(cls):

"""Returns the ingredient list."""

return cls.ingredients

别误会了,如果你认为它会强制子类作为一个类方法来实现get_ingredients那你就错了,它仅仅表示你实现的get_ingredients在BasePizza中是一个类方法。

可以在抽象方法中做代码的实现?没错,Python与Java接口中的方法相反,你可以在抽象方法编写实现代码通过super()来调用它。(译注:在Java8中,接口也提供的默认方法,允许在接口中写方法的实现)

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import abc

class BasePizza(object):

__metaclass__  = abc.ABCMeta

default_ingredients = ['cheese']

@classmethod

@abc.abstractmethod

def get_ingredients(cls):

"""Returns the ingredient list."""

return cls.default_ingredients

class DietPizza(BasePizza):

def get_ingredients(self):

return ['egg'] + super(DietPizza, self).get_ingredients()

这个例子中,你构建的每个pizza都通过继承BasePizza的方式,你不得不覆盖get_ingredients方法,但是能够使用默认机制通过super()来获取ingredient列表。

打赏支持我翻译更多好文章,谢谢!


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