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Python抽象类与接口设计_规范说明【指导】
Python通过abc.ABC和@abstractmethod实现接口式设计,抽象类定义行为契约、不可实例化,纯接口式抽象类所有方法均为抽象方法且无状态,支持多继承和运行时类型检查。

Python 中没有严格意义上的“接口”关键字,但可以通过抽象基类(ABC)实现接口式设计。关键在于明确契约、约束子类行为,而非单纯语法限制。

abc.ABC 定义抽象类

继承 abc.ABC 类,并使用 @abstractmethod 装饰器标记必须实现的方法。抽象类本身不能被实例化,只用于规范子类结构。

  • 抽象方法只需声明签名,不写具体逻辑(函数体可只写 pass 或文档字符串)
  • 抽象类中允许存在具体方法,供子类直接复用
  • 若子类未实现全部抽象方法,实例化时会抛出 TypeError

用抽象类模拟接口:只定义行为契约

当不需要共享实现,仅需统一方法签名时,可定义“纯接口式抽象类”——所有方法均为 @abstractmethod,且不含任何实例属性或具体方法。

  • 命名建议以 I 开头(如 IProcessor),体现接口意图(非强制,但利于团队理解)
  • 避免在其中定义 __init__ 或状态相关逻辑,保持无状态、高内聚
  • 一个类可继承多个抽象类,实现多重“接口”能力(Python 支持多继承)

配合 isinstanceissubclass 做运行时检查

抽象类注册后,可用 isinstance(obj, IProcessor) 判断对象是否符合某接口契约,比 hasattr 更可靠、语义更清晰。

  • 推荐在关键入口(如插件加载、策略分发)做类型校验,提前暴露不合规实现
  • 可通过 ABCMeta.register() 将已有类“虚拟注册”为某抽象类的子类(不修改原类定义)
  • 注意:注册仅影响 isinstance/issubclass,不强制实现抽象方法

实际设计建议:轻契约、重文档、早验证

Python 的鸭子类型是默认哲学,抽象类应作为辅助手段,而非过度约束。重点落在三点:

  • 每个抽象方法配清晰 docstring,说明输入、输出、异常和业务语义
  • 提供典型实现示例或测试用例,降低使用者理解成本
  • 在单元测试中覆盖抽象类的合规性断言(例如检查子类是否可实例化、方法是否可调用)