Python抽象基类

@abstractmethod 详解

@abstractmethod 是 Python 中 abc 模块（Abstract Base Classes，抽象基类）提供的一个装饰器，用于定义抽象方法。抽象方法是一种在基类中声明但不实现具体逻辑的方法，强制子类必须实现该方法。以下是其核心作用和使用场景：

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1. 核心作用

1. 强制子类实现特定方法
   抽象方法在基类中定义方法签名，但无具体实现，子类必须覆盖该方法，否则会抛出 TypeError。

2. 定义接口规范
   抽象基类（ABC）通过抽象方法明确声明子类应实现的接口，确保代码的一致性和可维护性。

3. 防止直接实例化抽象类
   若抽象基类包含未实现的抽象方法，尝试实例化时会直接报错。

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2. 使用步骤

1. 导入模块

   from abc import ABC, abstractmethod
   

2. 定义抽象基类
   继承 ABC，并使用 @abstractmethod 标记抽象方法：

   class Animal(ABC):@abstractmethoddef make_sound(self):pass  # 无具体实现
   

3. 子类必须实现抽象方法

   class Dog(Animal):def make_sound(self):  # 必须实现return "Woof!"class Cat(Animal):def make_sound(self):  # 必须实现return "Meow!"
   

4. 实例化验证

   dog = Dog()
   print(dog.make_sound())  # 输出：Woof!# 若子类未实现抽象方法，会报错：
   class Bird(Animal):passbird = Bird()  # TypeError: Can't instantiate abstract class Bird with abstract method make_sound
   

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3. 实际应用场景

场景1：接口标准化

• 需求：所有图形子类必须实现 area() 方法。
• 实现：

  class Shape(ABC):@abstractmethoddef area(self):passclass Circle(Shape):def __init__(self, radius):self.radius = radiusdef area(self):  # 必须实现return 3.14 * self.radius ** 2class Rectangle(Shape):def __init__(self, length, width):self.length = lengthself.width = widthdef area(self):  # 必须实现return self.length * self.width
  

场景2：框架设计

• 需求：定义插件接口，强制所有插件实现 execute() 方法。
• 实现：

  class Plugin(ABC):@abstractmethoddef execute(self, input_data):passclass UppercasePlugin(Plugin):def execute(self, input_data):return input_data.upper()class ReversePlugin(Plugin):def execute(self, input_data):return input_data[::-1]
  

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4. 与非抽象方法的区别

方法类型	是否强制实现	是否可实例化基类	典型用途
普通方法	否	是	提供通用实现
抽象方法（@abstractmethod）	是	否	定义接口规范，强制子类实现

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5. 注意事项

1. 抽象基类不可实例化

   animal = Animal()  # 报错：TypeError
   

2. 可结合其他装饰器
   抽象方法可以与 @classmethod、@staticmethod 结合使用：

   class Database(ABC):@abstractmethoddef connect(self):pass@classmethod@abstractmethoddef get_version(cls):pass
   

3. 多继承支持
   抽象基类可被多个子类继承，且每个子类需实现所有抽象方法。

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6. 总结

• @abstractmethod 的作用：定义接口规范，强制子类实现特定方法，提升代码健壮性。
• 适用场景：
  • 设计框架或库时，定义清晰的接口。
  • 强制多态行为，确保子类一致性。
  • 防止误用未完成的基类。