Python中抽象类和接口的区别

Question

Python中的抽象类和接口有什么区别？

Answer 1

您有时会看到以下内容：

class Abstract1:
    """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")

因为 Python 没有（也不需要）正式的接口契约，所以不存在抽象和接口之间的 Java 风格区别。如果有人努力定义一个正式的接口，它也将是一个抽象类。唯一的区别在于文档字符串中声明的意图。

当你有鸭子打字时，抽象和接口之间的区别是一件令人毛骨悚然的事情。

Java 使用接口是因为它没有多重继承。

因为Python有多重继承，你也可能会看到这样的东西

class SomeAbstraction:
    pass  # lots of stuff - but missing something

class Mixin1:
    def something(self):
        pass  # one implementation

class Mixin2:
    def something(self):
        pass  # another

class Concrete1(SomeAbstraction, Mixin1):
    pass

class Concrete2(SomeAbstraction, Mixin2):
    pass

这使用一种带有混合的抽象超类来创建不相交的具体子类。

Answer 2

Python中抽象类和接口有什么区别？

对于一个对象来说，接口是该对象上的一组方法和属性。

在 Python 中，我们可以使用抽象基类来定义和实施接口。

使用抽象基类

例如，假设我们要使用来自collections 模块的抽象基类之一：

import collections
class MySet(collections.Set):
    pass

如果我们尝试使用它，我们会得到一个TypeError，因为我们创建的类不支持集合的预期行为：

>>> 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__

所以我们需要至少实现__contains__、__iter__和__len__。让我们使用documentation中的这个实现示例：

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

实现：创建抽象基类

我们可以通过将元类设置为abc.ABCMeta 并在相关方法上使用abc.abstractmethod 装饰器来创建自己的抽象基类。元类会将修饰函数添加到__abstractmethods__ 属性，在定义这些函数之前阻止实例化。

import abc

例如，“effable”被定义为可以用文字表达的东西。假设我们想在 Python 2 中定义一个可实现的抽象基类：

class Effable(object):
    __metaclass__ = abc.ABCMeta
    @abc.abstractmethod
    def __str__(self):
        raise NotImplementedError('users must define __str__ to use this base class')

或者在 Python 3 中，元类声明略有变化：

class Effable(object, metaclass=abc.ABCMeta):
    @abc.abstractmethod
    def __str__(self):
        raise NotImplementedError('users must define __str__ to use this base class')

现在如果我们尝试在不实现接口的情况下创建一个 effable 对象：

class MyEffable(Effable): 
    pass

并尝试实例化它：

>>> MyEffable()
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: Can't instantiate abstract class MyEffable with abstract methods __str__

我们被告知我们还没有完成这项工作。

现在，如果我们通过提供预期的接口来遵守：

class MyEffable(Effable): 
    def __str__(self):
        return 'expressable!'

然后我们就可以使用派生自抽象类的具体版本：

>>> me = MyEffable()
>>> print(me)
expressable!

我们可以用这个做其他事情，比如注册已经实现这些接口的虚拟子类，但我认为这超出了这个问题的范围。但是，此处演示的其他方法必须使用 abc 模块来调整此方法。

结论

我们已经证明，抽象基类的创建定义了 Python 中自定义对象的接口。

Answer 3

Python >= 2.6 有Abstract Base Classes。

抽象基类（缩写 ABCs）通过以下方式补充鸭子打字 提供一种定义接口的方法 当其他技术如 hasattr() 会很笨拙。 Python自带 许多用于数据结构的内置 ABC （在集合模块中），数字 （在数字模块中）和流 （在 io 模块中）。你可以创建 您自己的 ABC 与 abc 模块。

还有Zope Interface 模块，它被zope 之外的项目使用，比如twisted。我不太熟悉它，但有一个 wiki 页面 here 可能会有所帮助。

一般来说，您不需要抽象类的概念，或者 python 中的接口（已编辑 - 有关详细信息，请参阅 S.Lott 的答案）。

Answer 4

用更基本的方式来解释： 界面有点像一个空的松饼盘。 它是一个类文件，其中包含一组没有代码的方法定义。

抽象类是一样的，但并不是所有的函数都需要为空。有些可以有代码。它不是严格为空的。

为什么要区分： Python 没有太大的实际差异，但在大型项目的规划层面上，谈论接口可能更常见，因为没有代码。尤其是当您与熟悉该术语的 Java 程序员一起工作时。

Answer 5

Python 并没有这两个概念。

它使用duck typing，从而消除了对接口的需求（至少对于计算机而言:-)）

Python

Python >= 2.6： 抽象基类做exist (http://docs.python.org/library/abc.html)。并允许您指定必须在子类中实现的方法。我不太喜欢语法，但功能就在那里。大多数时候，从“使用”客户端使用鸭子打字可能会更好。

Answer 6

通常，接口仅用于使用单继承类模型的语言。在这些单继承语言中，如果任何类可以使用特定方法或方法集，则通常使用接口。同样在这些单继承语言中，抽象类用于在没有或更多方法之外定义类变量，或者利用单继承模型来限制可以使用一组方法的类的范围。

支持多重继承模型的语言倾向于只使用类或抽象基类而不是接口。由于 Python 支持多重继承，它不使用接口，您可能希望使用基类或抽象基类。

http://docs.python.org/library/abc.html

Answer 7

抽象类是包含一个或多个抽象方法的类。除了抽象方法，抽象类还可以有静态、类和实例方法。 但是在接口的情况下，它只有抽象方法，没有其他方法。因此，继承抽象类不是强制性的，但继承接口是强制性的。

Answer 8

为了完整起见，我们应该提到PEP3119 其中 ABC 被引入并与接口进行比较， 和原始Talin's 评论。

抽象类不是完美的接口：

• 属于继承层次结构
• 是可变的

但如果你考虑用自己的方式编写它：

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
...

你很快就会意识到你正在发明轮子 最终达到 abc.ABCMeta

abc.ABCMeta 被提议作为缺少的界面功能的有用补充， 这对于像 python 这样的语言来说已经足够公平了。

当然，在编写第 3 版时，它能够得到更好的增强，并添加了新的语法和不可变接口概念......

结论：

The abc.ABCMeta IS "pythonic" interface in python