Интерфейсы в Python: что это и как работает

• 22.07.2023
• 1493
• Основы Python
• ООП

Что такое интерфейс?

Интерфейс в программировании можно представить как контракт, в котором определены методы, которые должен реализовывать класс. При этом интерфейс не содержит деталей реализации этих методов – он лишь указывает, что класс должен уметь делать. В языках программирования с строгой типизацией, таких как Java или C#, существуют специальные ключевые слова для определения интерфейсов. В Python, из-за его динамической природы, явных интерфейсов нет, но они могут быть эмулированы с помощью различных приемов.

Абстрактные базовые классы как интерфейсы

Одним из наиболее распространенных способов определения интерфейса в Python является использование абстрактных базовых классов (ABC) из модуля abc. Абстрактный базовый класс определяет общий интерфейс для его производных классов, используя абстрактные методы. Пример:

from abc import ABC, abstractmethod

class MyInterface(ABC):

    @abstractmethod
    def method1(self):
        pass

    @abstractmethod
    def method2(self):
        pass

class MyClass(MyInterface):

    def method1(self):
        print('Метод 1 реализован')

    def method2(self):
        print('Метод 2 реализован')

В этом примере MyInterface служит интерфейсом с двумя методами, которые должны быть реализованы в классе MyClass.

Использование протоколов из модуля typing

Python 3.8 включает понятие протоколов из модуля typing, которые можно использовать для определения интерфейсов. Протокол определяет интерфейс, который другой класс должен реализовать. Пример:

from typing import Protocol

class SupportsClose(Protocol):
    def close(self) -> None:
        ...

def close_all(things: list[SupportsClose]) -> None:
    for thing in things:
        thing.close()

class MyClass:
    def close(self):
        print('Закрыто')

close_all([MyClass()])  # Закрыто

Использование примесей

В Python примеси (Mixins) также могут использоваться для создания интерфейсов. Примесь – это особый вид множественного наследования, где предполагается, что дополнительный класс предоставляет определенный набор методов, которые затем используются в классе, наследующем примесь.

class ClosableMixin:
    def close(self):
        raise NotImplementedError

class MyClass(ClosableMixin):
    def close(self):
        print('Закрыто')

Здесь ClosableMixin действует как интерфейс, требующий от класса MyClass реализации метода close().

Заключение

В Python нет явного понятия интерфейса как в некоторых других языках программирования, но его можно эмулировать различными способами. Абстрактные базовые классы, протоколы из модуля typing и примеси предоставляют различные механизмы для определения интерфейсов в Python. Все они позволяют определить общий интерфейс, который должен реализовать класс, упрощая тем самым проектирование программного обеспечения.