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Python进阶:理解抽象基类元类(ABCMeta)

非宁静不致远 2022-03-19 阅读 55

Python进阶:Python进阶:理解ABCMeta

一、理解元类(Meta class)

要想理解ABCMeta类,我们需要先理解元类。

1.1 元类直观理解

1.2 Python官方文档给出的元类描述

有了上面的直观理解,再来看看Python中文官网文档的第3节的数据类型:3.3.3.1元类中对元类的表述:

metaclass元类:一种用于创建类的类。类定义包含类名、类字典和基类列表。元类负责接受上述三个参数并创建相应的类。大部分面向对象的编程语言都提供一个默认实现。Python的特别之处在于可以创建自定义元类。大部分用户永远不需要这个工具,但当需要出现时,元类可提供求强而优雅的解决方案。它们已被用于记录属性访问日至、添加线程安全性、跟踪对象创建、实现单例,以及其他很多任务。

默认情况下,Python的类是使用type()来构建的。类体将在一个新的命令空间内执行,类名会被局部绑定到type(name, bases, namespace)的结果。

类创建过程可通过在定义行传入metaclass关键字参数,或通过继承一个包含此参数的现有类来进行定制。在以下示例中,MyClassMySubclass都是Meta的实例:

在这里插入图片描述

二、理解抽象基类(ABC, Abstract Base Classes)

2.1 Python官方文档给出的抽象基类概念

Python中文手册中的手册术语对照表中对抽象基类的表述如下:

abstract base class – 抽象基类:抽象基类简称ABC,是对duck-typing(鸭子类型)的补充,它提供了一种定义接口的新方式,相比之下其他及其例如hasattr()显得过于笨拙或有微妙错误(例如使用魔法方法)。ACB引入了虚拟子类,这种类并非继承子其他类,但却能被isinstance()issubclass()所认可。Python自带许多内置的ABC用于实现数据结构(在collections.abc模块中)、数字(在numbers模块中)、流(在io模块中)、导入查找其和加载器(在importlib.abc模块中)。

2.2 抽象基类abc模块源码注释理解

Python库包中的abc定义了抽象基类(ABC, Abstract Base Classes)的组件。abc模块提供了一个抽象基类元类(ABCMeta,用来定义抽象类。同时提供了一个工具类ABC,可以用它以继承的方式定义抽象基类。由下图的abc模块的组成结构图,可以看出ABCMeta类的数据类型为type类型,可以用来生成ABC类(其类型为ABCMeta类型)。

在这里插入图片描述
abc.ABC

abc.ABC是一个使用ABCMeta作为元类的工具类。抽象基类可以通过ABC派生来简单地创建:

在这里插入图片描述
注意,ABC的类型仍然是ABCMeta。简单来说,abc模块、ABCMeta类、ABC类关系如下图所示:

请添加图片描述

三、理解ABCMeta

3.1 理解ABCMeta

有了元类、抽象基类两个概念的感性认识,这个时候就容易理解ABCMeta了。

3.2 创建ABCMeta类的过程

使用ABCMeta元类创建的类可以使用register(subclass)方法,register(subclass)将“子类”注册为该抽象基类的“抽象子类”,比如下面的例子:

在这里插入图片描述

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