Python接口类的多继承以及抽象类的单继承

一、接口类（面向对象开发的思想和规范）的多继承

需求：

定义一个tiger类：会走，会游

定义一个hawk类：会走，会飞

定义一个swan类：会走，会游，会飞

(a)如果像以下代码的方式，则不能够满足以上的需求，只有swan的实例化才是正确的，其他两个tiger类和hawk类则不能满足

class Animal:
    def walk(self):
        pass
    def swim(self):
        pass
    def fly(self):
        pass
tiger = Animal()
swan = Animal()
hawk = Animal()

(b)而以下代码确切定义每一个类，每个类的属性都都在类里面存在，这样写虽然可以满足前面的需求，但是不好的地方就是，重复的方法太多，显得累赘

class Tiger:
    def walk(self):
        pass
    def swim(self):
        pass
class Hawk:
    def walk(self):
        pass
    def fly(self):
        pass
class Swan:
    def walk(self):
        pass
    def swim(self):
        pass
    def fly(self):
        pass
tiger = Tiger()
swan = Swan()
hawk = Hawk()

(c)以下代码使用了接口类的多继承，虽然代码看起来还是和（b）一样有点多，但是它起到了一个规范的作用，不容易出错，出错了了也更容易找到出错的地方，一出现错误，就说明，子类中不存在与父类中同名的方法和函数，然后做出对应的修改即可

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from abc import abstractmethod,ABCMeta
class Swim_Animal(metaclass=ABCMeta):  # 父类，接口类有一个规范的作用
    @abstractmethod  # 语法糖，直接用别人写好的代码
    def swim(self):  # 接口类里面的方法函数都不会执行实现，否则就是子类不存在接口类的方法函数，就会报错
        pass
    
class Walk_Animal(metaclass=ABCMeta):  # 父类，接口类有一个规范的作用
    @abstractmethod  # 语法糖，直接用别人写好的代码
    def walk(self):  # 接口类里面的方法函数都不会执行实现，否则就是子类不存在接口类的方法函数，就会报错
        pass

class Fly_Animal(metaclass=ABCMeta):  # 父类，接口类有一个规范的作用
    @abstractmethod  # 语法糖，直接用别人写好的代码
    def fly(self):  # 接口类里面的方法函数都不会执行实现，否则就是子类不存在接口类的方法函数，就会报错
        pass

class Tiger(Walk_Animal,Swim_Animal):pass  # 子类，继承多个父类，类里面应该含有对应父类中方法和函数
class Hawk(Walk_Animal,Fly_Animal):pass  # 子类，继承多个父类，类里面应该含有对应父类中方法和函数
class Swan(Walk_Animal,Swim_Animal,Fly_Animal):pass  # 子类，继承多个父类，类里面应该含有对应父类中方法和函数

从(a)和(c)接口类的多继承的代码也可以比较容易理解在使用接口类常用的一个原则：

接口隔离原则：使用多个专门的接口（，多个规范，多个父类），而不使用单一的总接口（单一的父类），即客户端不应该依赖那些不需要的接口

二、抽象类的单继承

如果说类是从一堆对象中抽取相同的内容而来，那么抽象类就是从一堆类中抽取相同的内容而来的，内容包括数据属性和函数属性，以下用一个例子来说明什么是抽象类

对于操作系统来说，一切皆是文件，利用abc模块可以实现抽象类

import abc
class ALL_file(metaclass=abc.ABCMeta):
    all_type = 'file'
    @abc.abstractmethod  # 定义抽象方法，无需实现功能，装饰器
    def read(self):
        '子类必须定义读功能'
        with open('filename') as f:  # 还可以在这里实现其他的方法，但子类必须要有read方法
    @abc.abstractmethod  # 定义抽象方法，无需实现功能
    def write(self):
        '子类必须定义写功能'
        pass   # 还可以在这里实现其他的方法，但子类必须要有write方法
    

class Txt(ALL_file):pass  # 单继承，必须要有read和write的方法
class Sata(ALL_file):pass  # 单继承，必须要有read和write的方法
class Process(ALL_file):pass  # 单继承，必须要有read和write的方法

三、接口类和抽象类的小结

无论是接口类还是抽象类都是面向对象的开发规范，都不能实例化

（1）Java：Java里面所有的类都是单继承，所以抽象类完美的解决了单继承需求中的规范问题；但是对于多继承的需求，Java本身语法不支持，所以创建了接口interface这个概念来解决多继承问题

（2）python：由于python也想用这种类似的设计模式，所以模仿Java中接口类和抽象类的概念，只不过概念比较模糊。python中没有接口类，但是它本身支持的多继承并用class可以实现和接口类一样的功能效果；而python中支持抽象类，即单继承的方法就可以实现抽象类的功能作用