Interface接口与Class类

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Python3之接口类（InterfaceClass）浅谈

日期：2020年3月14日作者：Commas 注释：学习就是为了忘记，什么是接口类，怎么将方法变为属性；如果您想了解更多有关Python的知识，那么请点《我的Python浅谈系列目录》文章目录一、接口类的定义与作用二、图形的接口类示例三、@property让方法秒变“属性” 一、接口类的定义与作用接口类实际上就是一个规范子类的类，只不过这个类与别的类不太一样，接口（内部的方法）本身不实现，子类继承接口类，子类需要实现接口的功能，否则无法正常工作。那么作用也毋庸置疑，就是规范好子类的接口。定义一个接口类，我们需要abc模块（抽象类基类，Abstract Base Classes）中在Python编程语言中，接口类（Interface Class）是一种设计模式，用于定义子类必须遵循的规范，确保子类具有特定的公共方法。Python不同于某些面向对象的语言（如Java），它并没有内置的接口概念，但可以通过使用`abc`模块来模拟接口类。在Python3中，我们可以使用`abstractmethod`装饰器和`ABCMeta`元类来创建接口类。一、接口类的定义与作用接口类的作用在于规定子类必须实现哪些方法，以满足特定的协议或标准。它自身不包含任何实现，只定义了方法的签名。通过子类继承接口类并实现这些方法，可以确保所有子类都有一致的行为。这有助于代码的组织和维护，提高代码的可读性和可扩展性。创建接口类的关键是使用`abc`模块。`abstractmethod`装饰器标记了接口类中的方法，表示这些方法是抽象的，需要子类去实现。`ABCMeta`元类是抽象基类的元类，当子类化一个使用`ABCMeta`作为元类的类时，如果没有实现所有标记为`abstractmethod`的方法，那么子类也将被视为抽象类，无法直接实例化。 ```python from abc import abstractmethod, ABCMeta class InterfaceClass(metaclass=ABCMeta): @abstractmethod def method1(self): pass @abstractmethod def method2(self): pass ``` 二、图形的接口类示例假设我们有一个图形接口类`GraphicRule`，它定义了`area`和`perimeter`两个接口。子类如`Rectangle`需要继承`GraphicRule`并实现这两个方法，否则在尝试实例化时会抛出`TypeError`异常，提示未实现抽象方法。 ```python class GraphicRule(metaclass=ABCMeta): @abstractmethod def area(self): pass @abstractmethod def perimeter(self): pass class Rectangle(GraphicRule): def __init__(self, b, h): self.b = b self.h = h def area(self): return self.b * self.h def perimeter(self): return (self.b + self.h) * 2 # 实例化并使用Rectangle rect1 = Rectangle(3, 7) print("矩形面积：{}".format(rect1.area())) print("矩形周长：{}".format(rect1.perimeter())) ``` 三、`@property`让方法秒变“属性” 在Python中，我们可以使用`@property`装饰器将方法转换为属性，使得调用方式更符合直觉。对于`GraphicRule`接口类，我们可以改造`area`和`perimeter`方法，使其看起来像对象的属性而不是方法。 ```python class GraphicRule(metaclass=ABCMeta): @abstractmethod def _area(self): pass @abstractmethod def _perimeter(self): pass @property def area(self): return self._area() @property def perimeter(self): return self._perimeter() class Rectangle(GraphicRule): def __init__(self, b, h): self.b = b self.h = h def _area(self): return self.b * self.h def _perimeter(self): return (self.b + self.h) * 2 # 实例化并使用Rectangle rect1 = Rectangle(3, 7) print("矩形面积：{}".format(rect1.area)) print("矩形周长：{}".format(rect1.perimeter)) ``` 通过这种方式，调用`area`和`perimeter`就像访问对象的属性一样简单，而实际执行的是对应的方法。这样不仅提高了代码的可读性，还保持了接口的一致性。总结起来，Python3中的接口类利用`abc`模块提供了类间的行为规范，帮助构建更健壮和易于扩展的代码结构。同时，`@property`装饰器可以将方法封装成属性，使代码更加优雅和符合习惯。

Interface接口和Class类是面向对象编程中两重要的概念。 Interface接口是一个抽象的概念，它定义了一组方法的签名（方法名、参数列表和返回值类型），但没有具体的实现。一个类可以实现（implement）一个或多个接口，通过实现接口中定义的方法来达到接口的要求。 Class类是一个具体的实体，它实现了接口中定义的方法，并可以定义自己的属性和方法。类可以继承（extend）另一个类，并且可以实现一个或多个接口。通过继承和实现，类可以获得父类和接口中定义的属性和方法，并且可以进行扩展和重写。接口通常用于定义一组相关的方法，以提供一种标准的行为规范。类则用于实现这些方法，并提供具体的功能。通过接口和类的结合使用，可以实现代码的模块化、扩展性和灵活性。

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