抽象类和归一化

引言:

​ 什么是抽象类?什么是归一化?干讲的话比较枯燥,而且不易理解,今天呢给大家准备一个实际的例子带大家进行理解学习,然后进行总结。

示例:

• 场景1: 新的任务下来了,需要创建两个类,一个人类,一个狗类,他们都会移动和进食,可以实例化出对象供其他人进行调用。甲程序员开发人类部分的代码,乙程序员开发狗类部分的代码。

  • 甲的代码(人类):

    # 定义人类
    class Human:# 移动接口def walk(self):print("Human is walking")# 进食接口def eat(self):print("Human is eating")
    

  • 乙的代码(狗类):

    # 定义狗类
    class Dog:# 移动接口def run(self):print("Dog is running")# 进食接口def eat(self):print("Dog is eating")
    

  • 调用者进行调用:

    if __name__ == '__main__':# 实例化得到一个人和一条狗h1 = Human()d1 = Dog()# 调用移动接口h1.walk()d1.run()
    

    通过结果我们可以看到,同样是调用移动接口,但是要使用两种不同的调用方法,但是对于我们调用者而言,我们并不关心具体实现的细节,我们想要的是同类接口可以去统一的用一种方式去调用

• 场景2: 需求同场景1,但是我们根据调用者的痛点进行了优化:给甲乙程序员开会让人类和狗类都继承一个父类(动物类),动物类提供两个方法移动和进食,人类和狗类重写父类的这两个方法,好方便让调用者统一调用

  • 示例代码:

    # 定义动物类
    class Animal:# 移动接口def move(self):pass# 进食接口def eat(self):pass# 定义人类
    class Human(Animal):# 移动接口def move(self):print("Human is walking")# 进食接口def eat(self):print("Human is eating")# 定义狗类
    class Dog(Animal):# 移动接口def move(self):print("Dog is running")# 进食接口def eat(self):print("Dog is eating")if __name__ == '__main__':# 实例化得到一个人和一条狗h1 = Human()d1 = Dog()# 调用移动接口h1.move()d1.move()
    

    到这里看似我们完美解决了这个痛点,但是真的解决了吗?咱们继续看故事发展(场景3)

• 场景3: 故事延续场景2,这时候公司新招聘来了一个程序员丙,他的任务是定义一个猫类,由于他并不知道以前调用者的痛点,所以开发时没有重写父类提供的方法

  • 丙的代码(猫类):

    # 定义猫类
    class Cat(Animal):# 移动接口def run(self):print("Dog is running")# 进食接口def eat(self):print("Dog is eating")
    

  • 调用者调用(猫类):

    if __name__ == '__main__':# 实例化得到一只猫c1 = Cat()# 调用移动接口c1.move()
    

    通过执行结果可以发现,调用者在不知情的情况下按照以往的习惯去调用移动接口,并没有得到想要的接口,因为丙程序员并没有按照规定把移动接口定义成move,而定义成了其他名字,所以,痛点又出现了,虽然定了调用规则,但是这个规则并没有约束性,我不按照规则写,依旧可以进行开发,所以,如何让我们的规则具有约束性呢,这里我们可以用到抽象类来进行约束

抽象类

• 抽象类: 只能被继承,不能被实例化的类, 抽象类中有抽象方法,且子类必须实现抽象方法。

• 归一化:在程序设计上,这种使得外部调用者无需关心具体细节，可一视同仁的处理实现特定接口的所有对象的思维,叫做归一化。

  • 如果说类是从一堆对象中抽取相同的内容而来的，那么抽象类就是从一堆类中抽取相同的内容而来的。

  • 比如我们有香蕉的类，有苹果的类，有桃子的类，从这些类抽取相同的内容就是水果这个抽象的类，你吃水果时，要么是吃一个具体的香蕉，要么是吃一个具体的桃子。。。。。。你永远无法吃到一个叫做水果的东西。

  • 从设计角度去看，如果类是从现实对象抽象而来的，那么抽象类就是基于类抽象而来的。

抽象类的使用步骤:

1. 导入abc包:import abc
2. 抽象类需添加指定的参数:class 类名(metaclass = abc.ABCMeta)
3. 抽象方法需添加装饰器:@abc.abstractmethod

• 示例代码:

import abc# 创建抽象类
class Animal(metaclass=abc.ABCMeta):# 移动接口@abc.abstractmethoddef move(self):pass# 进食接口@abc.abstractmethoddef eat(self):pass# 定义人类
class Human(Animal):# 移动接口def move(self):print("Human is walking")# 进食接口def eat(self):print("Human is eating")# 定义狗类
class Dog(Animal):# 移动接口def move(self):print("Dog is running")# 进食接口def eat(self):print("Dog is eating")# 定义猫类
class Cat(Animal):# 移动接口def run(self):print("Dog is running")# 进食接口def eat(self):print("Dog is eating")

调试:

if __name__ == '__main__':# 实例化得到一个人和一条狗h1 = Human()d1 = Dog()c1 = Cat()  # TypeError: Can't instantiate abstract class Cat with abstract method move# 调用移动接口h1.move()d1.move()c1.move()

通过执行结果我们可以看出,如果我们的类继承了这个抽象类,如果没有重写抽象类内的抽象方法的话,代码会报错:TypeError: Can't instantiate abstract class Cat with abstract method move,这样我们就可以解决上述示例代码里我们无法约束子类的痛点了

抽象类不可以被实例化

• 实例代码:

  import abc# 创建抽象类
  class Animal(metaclass=abc.ABCMeta):# 移动接口@abc.abstractmethoddef move(self):pass# 进食接口@abc.abstractmethoddef eat(self):passif __name__ == '__main__':h1 = Animal()  # TypeError: Can't instantiate abstract class Animal with abstract methods eat, move
  

  通过结果我们可以看出,抽象类不可以被实例化,否则报错:TypeError: Can't instantiate abstract class Animal with abstract methods eat, move

总结:

• 抽象类使用步骤:
  • 导入abc包:import abc
  • 抽象类需添加指定的参数:class 类名(metaclass = abc.ABCMeta)
  • 抽象方法需添加装饰器:@abc.abstractmethod
• 抽象类的优点:
  • 调用者可以无需关心具体实现细节，可以一视同仁处理实现特定接口的所有对象。

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