Абстрактные классы в Python: основы и примеры

• 22.07.2023
• 2181
• Основы Python
• ООП

Абстрактный класс в Python — это класс, который предоставляет интерфейс для своих подклассов, устанавливая определённые методы, которые должны быть реализованы в любом из его подклассов. Этот класс не может быть использован для создания объектов.

Для создания абстрактных классов в Python используется модуль abc (Abstract Base Classes).

from abc import ABC, abstractmethod

class AbstractClass(ABC):
    @abstractmethod
    def my_abstract_method(self):
        pass

Абстрактные методы

Абстрактный метод — это метод, объявленный в абстрактном классе, но не имеющий реализации. Эти методы должны быть обязательно реализованы в любом неабстрактном классе, который наследуется от абстрактного класса. Если этого не произошло, то Python выбросит ошибку при попытке создать экземпляр класса.

Пример использования абстрактных классов

Рассмотрим пример абстрактного класса Animal, у которого есть абстрактный метод sound(). Мы также создадим два подкласса: Dog и Cat, которые реализуют абстрактный метод:

from abc import ABC, abstractmethod

class Animal(ABC):
    @abstractmethod
    def sound(self):
        pass

class Dog(Animal):
    def sound(self):
        return 'Гав-гав'

class Cat(Animal):
    def sound(self):
        return 'Мяу-мяу'

Инстанциация объектов абстрактного класса

Как уже было упомянуто, нельзя создавать экземпляры абстрактного класса. Попытка это сделать приведёт к ошибке:

from abc import ABC, abstractmethod

class Animal(ABC):
    @abstractmethod
    def sound(self):
        pass

class Dog(Animal):
    def sound(self):
        return 'Гав-гав'

class Cat(Animal):
    def sound(self):
        return 'Мяу-мяу'

animal = Animal()  # TypeError: Can't instantiate abstract class Animal with abstract method sound

Однако, мы можем создавать экземпляры классов Dog и Cat, поскольку они реализуют абстрактный метод sound():

from abc import ABC, abstractmethod

class Animal(ABC):
    @abstractmethod
    def sound(self):
        pass

class Dog(Animal):
    def sound(self):
        return 'Гав-гав'

class Cat(Animal):
    def sound(self):
        return 'Мяу-мяу'

dog = Dog()
print(dog.sound())  # Выведет: Гав-гав

cat = Cat()
print(cat.sound())  # Выведет: Мяу-мяу

Неабстрактные методы в абстрактных классах

Абстрактные классы не ограничиваются только абстрактными методами. Они могут также содержать реализацию неабстрактных методов.

from abc import ABC, abstractmethod

class AbstractClassExample(ABC):
    @abstractmethod
    def do_something(self):
        pass
    
    def another_method(self):
        print("Это неабстрактный метод в абстрактном классе")

Таким образом, все подклассы AbstractClassExample автоматически получат another_method().

Работа с атрибутами в абстрактных классах

Абстрактные классы могут также объявлять атрибуты, которые будут доступны во всех подклассах.

from abc import ABC, abstractmethod

class AbstractClassExample(ABC):
    def __init__(self, value):
        self.value = value
        super().__init__()
    
    @abstractmethod
    def do_something(self):
        pass

Абстрактные свойства

Мы можем объявлять абстрактные свойства, используя декоратор @property вместе с @abstractmethod:

from abc import ABC, abstractmethod

class AbstractClassExample(ABC):
    @property
    @abstractmethod
    def value(self):
        return "Should never reach here"

В этом случае все подклассы обязаны реализовать метод value().

Множественное наследование и абстрактные классы

Python поддерживает множественное наследование, и абстрактные классы не исключение. Подкласс может наследовать несколько абстрактных классов, и он должен реализовать все абстрактные методы этих классов.

from abc import ABC, abstractmethod

class Base1(ABC):
    @abstractmethod
    def foo(self):
        pass

class Base2(ABC):
    @abstractmethod
    def bar(self):
        pass

class Concrete(Base1, Base2):
    def foo(self):
        pass

    def bar(self):
        pass

Заключение

Абстрактные классы играют важную роль в проектировании объектно-ориентированных систем, поскольку они позволяют создавать общие интерфейсы, а также контролировать, какие методы должны быть реализованы в подклассах. Это помогает соблюдать принципы SOLID и обеспечивает более чистый и легко поддерживаемый код.