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python 接口_从协议到抽象基类详解

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Python接口：从协议到抽象基类详解

什么是接口？

在计算机编程中，接口指的是两个不同的程序或系统之间进行通信时所能理解的协议。在Python语言中，“接口”一词通常指可以定义一组方法和属性，然后由其他类或对象遵守和实现这些方法和属性。Python中的接口类似于Java中的接口和抽象类。

Python中的接口是一组共享的方法协议，而接口中的方法可以具有默认实现，也可以只定义方法的名字而不需要提供实现。在Python中，接口的实现是通过继承和多态来完成的。如果一个类继承了一个接口（或多个接口），则该类就需要实现接口中所定义的所有方法。

协议

协议是一组对象规范，描述了对象应该包含的属性和方法。Python中的协议是指对象应该实现哪些方法，基本上是由具有相似行为的各种对象组成的通用行为模板。比如说，Python的迭代和序列协议规定了对象应该实现哪些方法，从而可以被迭代或者切片。

以下是一个实现了迭代协议的Python对象示例：

class MyList:
    def __init__(self, lst):
        self.lst = lst

    def __iter__(self):
        return iter(self.lst)

ml = MyList([1,2,3,4,5])
for item in ml:
    print(item)

上述代码中的MyList对象实现了__iter__方法，该方法返回一个可迭代的对象，因此该对象可以被迭代。

抽象基类

在Python中，抽象基类（Abstract Base Class，简称ABC）是一种声明式设计模式，可用于定义和验证继承关系。在Python中，抽象基类用于定义抽象实现，而不是实现。与传统的面向对象继承类似，抽象基类可以用于验证子类是否实现了需要的方法。

以下是一个实现了抽象基类的Python对象示例：

from abc import ABC, abstractmethod

class Shape(ABC):
    @abstractmethod
    def area(self):
        pass

class Square(Shape):
    def __init__(self, length):
        self.length = length

    def area(self):
        return self.length * self.length

square = Square(5)
print(square.area())

上述代码中，Shape类是一个抽象基类，它定义了需要实现的area方法。Square类继承自Shape类并实现了area方法，因此可以创建实例并调用area方法。

示例说明

示例1：接口实现

以下是一个 Python 接口示例，定义了以下两个接口：

class Runnable:
    def run(self):
        pass

class Flyable:
    def fly(self):
        pass

这两个接口中都定义了一个方法，其中 run 方法在 Runnable 接口中定义，而 fly 方法在 Flyable 接口中定义。

现在我们可以实现这两个接口，来模拟跑和飞的行为：

class Animal(Runnable, Flyable):
    def run(self):
        print("I can run!")

    def fly(self):
        print("I can fly!")

animal = Animal()
animal.run()
animal.fly()

如上代码片段中，我们创建了一个 Animal 类，该类继承了 Runnable 和 Flyable 接口，并实现了这两个接口中的方法。现在，通过调用 run 和 fly 方法，可以模拟这只动物的跑和飞的行为。

示例2：抽象基类使用

以下是一个 Python 抽象基类示例，展示如何使用抽象基类定义一组共享的方法协议，并通过继承和多态实现：

from abc import ABC, abstractmethod

class Storage(ABC):
    @abstractmethod
    def read(self, key):
        pass

    @abstractmethod
    def write(self, key, value):
        pass

class RedisStorage(Storage):
    def read(self, key):
        print(f"Reading value with key {key} from Redis")

    def write(self, key, value):
        print(f"Writing value {value} with key {key} to Redis")

class S3Storage(Storage):
    def read(self, key):
        print(f"Reading file with key {key} from S3 bucket")

    def write(self, key, value):
        print(f"Uploading value {value} with key {key} to S3 bucket")

# Create objects of the classes
storage1 = RedisStorage()
storage2 = S3Storage()

# Call the methods
storage1.read("my_key")
storage2.write("my_key", "Hello, World!")

如上代码片段中，我们定义了一个 Storage 抽象基类，其中定义了两个抽象方法 read 和 write。接下来，我们定义了两个继承自 Storage 的类 RedisStorage 和 S3Storage，它们继承了 read 和 write 方法，并分别实现了这两个方法。

现在，我们创建了两个对象 storage1 和 storage2，分别是 RedisStorage 和 S3Storage 类的实例。调用这些对象的方法，会导致分别调用它们自己的方法，并以不同的方式读取或写入数据。

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