Разница между абстрактным классом и интерфейсом в Python
В чем разница между абстрактным классом и интерфейсом в Python?
6 ответов
Иногда вы видите следующее:
class Abstract1( object ):
"""Some description that tells you it's abstract,
often listing the methods you're expected to supply."""
def aMethod( self ):
raise NotImplementedError( "Should have implemented this" )
Поскольку Python не имеет (и не нуждается) в формальном контракте интерфейса, различия в стиле Java между абстракцией и интерфейсом не существует. Если кто-то попытается определить формальный интерфейс, он также будет абстрактным классом. Единственные различия будут в заявленном намерении в документообороте.
И разница между абстрактным и интерфейсным интерфейсом - это потрясающая вещь, когда у вас есть утка.
Java использует интерфейсы, потому что у нее нет множественного наследования.
Поскольку Python имеет множественное наследование, вы также можете увидеть что-то вроде этого
class SomeAbstraction( object ):
pass # lots of stuff - but missing something
class Mixin1( object ):
def something( self ):
pass # one implementation
class Mixin2( object ):
def something( self ):
pass # another
class Concrete1( SomeAbstraction, Mixin1 ):
pass
class Concrete2( SomeAbstraction, Mixin2 ):
pass
При этом используется своего рода абстрактный суперкласс с миксинами для создания конкретных подклассов, которые не пересекаются.
В чем разница между абстрактным классом и интерфейсом в Python?
Интерфейс для объекта - это набор методов и атрибутов для этого объекта.
В Python мы можем использовать абстрактный базовый класс для определения и реализации интерфейса.
Использование абстрактного базового класса
Например, скажем, мы хотим использовать один из абстрактных базовых классов из collections модуль:
import collections
class MySet(collections.Set):
pass
Если мы попытаемся использовать его, мы получим TypeError потому что созданный нами класс не поддерживает ожидаемое поведение множеств:
>>> MySet()
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: Can't instantiate abstract class MySet with abstract methods
__contains__, __iter__, __len__
Таким образом, мы обязаны реализовать по крайней мере __contains__, __iter__, а также __len__, Давайте использовать этот пример реализации из документации:
class ListBasedSet(collections.Set):
"""Alternate set implementation favoring space over speed
and not requiring the set elements to be hashable.
"""
def __init__(self, iterable):
self.elements = lst = []
for value in iterable:
if value not in lst:
lst.append(value)
def __iter__(self):
return iter(self.elements)
def __contains__(self, value):
return value in self.elements
def __len__(self):
return len(self.elements)
s1 = ListBasedSet('abcdef')
s2 = ListBasedSet('defghi')
overlap = s1 & s2
Реализация: создание абстрактного базового класса
Мы можем создать наш собственный абстрактный базовый класс, установив метакласс в abc.ABCMeta и используя abc.abstractmethod декоратор по соответствующим методам. В метакласс добавятся декорированные функции к __abstractmethods__ атрибут, предотвращающий создание экземпляров до тех пор, пока они не будут определены.
import abc
Например, "выполнимый" определяется как нечто, что может быть выражено словами. Скажем, мы хотели определить абстрактный базовый класс, который является выполнимым, в Python 2:
class Effable(object):
__metaclass__ = abc.ABCMeta
@abc.abstractmethod
def __str__(self):
raise NotImplementedError('users must define __str__ to use this base class')
Или в Python 3 с небольшим изменением в объявлении метакласса:
class Effable(object, metaclass=abc.ABCMeta):
@abc.abstractmethod
def __str__(self):
raise NotImplementedError('users must define __str__ to use this base class')
Теперь, если мы попытаемся создать эффективный объект без реализации интерфейса:
class MyEffable(Effable):
pass
и попытаться создать его экземпляр:
>>> MyEffable()
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: Can't instantiate abstract class MyEffable with abstract methods __str__
Нам говорят, что мы не закончили работу.
Теперь, если мы согласимся, предоставив ожидаемый интерфейс:
class MyEffable(Effable):
def __str__(self):
return 'expressable!'
тогда мы можем использовать конкретную версию класса, полученную из абстрактной:
>>> me = MyEffable()
>>> print(me)
expressable!
Есть и другие вещи, которые мы могли бы сделать с этим, например, зарегистрировать виртуальные подклассы, которые уже реализуют эти интерфейсы, но я думаю, что это выходит за рамки этого вопроса. Другие методы, продемонстрированные здесь, должны были бы адаптировать этот метод, используя abc модуль для этого, однако.
Заключение
Мы продемонстрировали, что создание абстрактного базового класса определяет интерфейсы для пользовательских объектов в Python.
Python >= 2.6 имеет абстрактные базовые классы.
Абстрактные базовые классы (сокращенно ABC) дополняют типизацию утки, предоставляя способ определения интерфейсов, когда другие методы, такие как hasattr(), будут неуклюжими. Python поставляется со многими встроенными ABC для структур данных (в модуле коллекций), чисел (в модуле чисел) и потоков (в модуле io). Вы можете создать свой собственный ABC с помощью модуля abc.
Также есть модуль интерфейса Zope, который используется в проектах вне zope, например, витой. Я не очень знаком с этим, но здесь есть вики-страница, которая может помочь.
В общем, вам не нужна концепция абстрактных классов или интерфейсов в python (отредактировано - подробности см. В ответе S.Lott).
Более простой способ объяснить: интерфейс похож на пустую форму для кекса. Это файл класса с набором определений методов, которые не имеют кода.
Абстрактный класс - это то же самое, но не все функции должны быть пустыми. У некоторых может быть код. Это не строго пусто.
Зачем делать различия: в Python нет большой практической разницы, но на уровне планирования большого проекта можно чаще говорить об интерфейсах, так как кода нет. Особенно, если вы работаете с Java-программистами, которые привыкли к этому термину.
Python на самом деле не имеет ни одной концепции.
Он использует Duck Typing, что устраняет необходимость в интерфейсах (по крайней мере, для компьютера:-))
Python<= 2.5: Базовые классы, очевидно, существуют, но не существует явного способа пометить метод как "чисто виртуальный", поэтому класс на самом деле не абстрактный.
Python> = 2.6: Абстрактные базовые классы существуют ( http://docs.python.org/library/abc.html). И позволяют вам указать методы, которые должны быть реализованы в подклассах. Мне не очень нравится синтаксис, но функция есть. В большинстве случаев, вероятно, лучше использовать утку с клиентской стороны.
В общем, интерфейсы используются только в языках, которые используют модель классов с одним наследованием. В этих языках с одним наследованием обычно используются интерфейсы, если какой-либо класс может использовать определенный метод или набор методов. Кроме того, в этих языках с одним наследованием абстрактные классы используются либо для определения переменных класса в дополнение к ни одному или нескольким методам, либо для использования модели с единым наследованием для ограничения диапазона классов, которые могут использовать набор методов.
Языки, которые поддерживают модель множественного наследования, обычно используют только классы или абстрактные базовые классы, а не интерфейсы. Поскольку Python поддерживает множественное наследование, он не использует интерфейсы, и вы захотите использовать базовые классы или абстрактные базовые классы.
Абстрактные классы - это классы, которые содержат один или несколько абстрактных методов. Наряду с абстрактными методами, абстрактные классы могут иметь статические методы, методы класса и экземпляра. Но в случае интерфейса у него будут только абстрактные методы, а не другие. Следовательно, не обязательно наследовать абстрактный класс, но обязательно наследовать интерфейс.
Для полноты мы должны упомянуть PEP3119, где ABC была представлена и сравнивалась с интерфейсами, а также оригинальный комментарий Талина.
Абстрактный класс - это не идеальный интерфейс:
- принадлежит к иерархии наследования
- изменчив
Но если вы хотите написать это по-своему:
def some_function(self):
raise NotImplementedError()
interface = type(
'your_interface', (object,),
{'extra_func': some_function,
'__slots__': ['extra_func', ...]
...
'__instancecheck__': your_instance_checker,
'__subclasscheck__': your_subclass_checker
...
}
)
ok, rather as a class
or as a metaclass
and fighting with python to achieve the immutable object
and doing refactoring
...
вы довольно быстро поймете, что изобретаете колесо, чтобы в конечном итоге достичьabc.ABCMeta
abc.ABCMeta был предложен в качестве полезного дополнения к отсутствующей функциональности интерфейса, и это достаточно справедливо для такого языка, как python.
Конечно, его можно было улучшить при написании версии 3, добавлении нового синтаксиса и неизменной концепции интерфейса...
Вывод:
The abc.ABCMeta IS "pythonic" interface in python