軟件行業(yè)，唯一不變的就是變化。產(chǎn)品經(jīng)理會變，產(chǎn)品需求會變，代碼同樣要跟著變。

不同的代碼設計，變化所帶來的工作量更是不同，有的每改一次需求，近乎一次重構(gòu)，而有的只需要修改一個配置文件，或者在類里添加一行代碼。當然比較好的代碼設計，由于有著良好的可擴展性，高內(nèi)聚，低耦合，因而易維護， 以少變應萬變。如果才能有好的代碼設計，就需要我們學習設計模式。今天為你分享的是在Python中，如何基于接口編程。

1994 年 GoF 的《設計模式》一書中有一個重要的原則就是：基于接口而非實現(xiàn)編程，英文源文是「Program to an interface,not an implementaion」，這里的所說的 interface，并不是特定編程語言中的接口，它是語言無關的，是指開發(fā)者提供給使用者的一個功能列表，理解了這一點非常重要。接口在 java 語言中是有關鍵字 interface 來實現(xiàn)的，java 不支持類的多重繼承，但支持接口的多重繼承，所在 java 開發(fā)者對接口非常熟悉了，Python 其實完全不需要 Java 那樣的設計，但可以借鑒接口的優(yōu)點。

先通過一個實例來了解下接口到底解決什么問題。

比如你正在實現(xiàn)一個圖片上傳功能，目前采用七牛云來存儲，你的類可能是這樣的。

class QnyImageStore(object):

    def getToken():
        pass

    def upload_qny(self,image):
        print("Qny upload.")
        #do something
    
    def download_qny(self,image):
        print("Qny download.")
        #do something

實際的開發(fā)中，代碼會有很多行，函數(shù)也不止三個，它被成百上千個地方被調(diào)用，分散在好幾百個文件中。 過了一段時間，公司自建了私有云，要求不能再使用七牛云了，要改成自己的云存儲，于是你不得不重新寫一個類：

class OwnImageStore(object):

    def upload_own(self,image):
        print("Qny upload.")
        #do something
    
    def download_own(self,image):
        print("Qny download.")
        #do something

然后你在使用七牛去的地方，都進行替換，還要替換函數(shù)的名稱，最后還要多次測試，生活哪一處沒有考慮到，運行報錯。好不容易改好了，突然有一天，需求又變了，由于自己的云服務經(jīng)常出問題，于是要換阿里云。經(jīng)過上次的一翻痛苦折騰，看到這次又要改，直接吐血。

其實問題就在于你寫的代碼不夠通用，命名不夠抽象。假如你的類的函數(shù)命名使用 upload,download 這樣，那么你修改的代碼量可能會減少到一半，只替換一下類名就可以了。實際上，我們可以使用接口來減少代碼的改動量：通過接口和實現(xiàn)相分離的模式，封裝不穩(wěn)定的實現(xiàn)，暴露穩(wěn)定的接口。上下游系統(tǒng)在使用我們開發(fā)的功能時，只需要使用接口中聲明的函數(shù)列表，這樣當實現(xiàn)發(fā)生變化的時候，上游系統(tǒng)的代碼基本上不需要做改動，以此來降低耦合性，提高擴展性。下面就該問題，提供一種基于接口的代碼實現(xiàn)方式。

定義一個接口

from abc import ABCMeta, abstractmethod

class ImageStore(metaclass = ABCMeta):
    
    @abstractmethod
    def upload(self,image): 
        pass
        #raise NotImplementedError

    @abstractmethod
    def download(self,image): 
        pass
        #raise NotImplementedError

定義了該接口之后，任何繼承該接口的類要想正確的使用，必須重寫 upload 和 download 方法，否則均會拋出異常，這里我們不需要自己在接口中拋出異常，標準庫 abc 已經(jīng)為我們做好了這些工作。

定義類，繼承接口

目的其實是是為了強制約束，也就是說必須實現(xiàn) upload 和 download 方法，在編譯時進行檢查，確保程序的健壯。

class OwnImageStore2(ImageStore):

    def upload(self,image):
        print("Own upload.")
        #do something
    
    def download(self,image):
        print("Own download.")
        #do something

class QnyImageStore2(ImageStore):

    def getToken():
        pass

    def upload(self,image):
        print("Qny upload.")

    def download(self,image):
        print("Qny download.")
        #do something

接下來，我們定義一個接口，可以自動的根據(jù)類型來選擇調(diào)用對應對象的方法。

class UsedStore(object):

    def __init__(self, store):
        if not isinstance(store, ImageStore): raise Exception('Bad interface')
        self._store = store

    def upload(self):
        self._store.upload('image')

    def download(self):
        self._store.download('image')

最后，我們可以在配置文件中指明我們使用的是哪個具體的接口：

#在其他文件中，應該這樣調(diào)用
img = QnyImageStore2()
# img = OwnImageStore2() 把這些放在配置文件中，只需要更新配置文件就可以替換 
store = UsedStore(img)
store.upload()
store.download()

這樣，后面再增加新的圖片存儲，我們只需要添加相應的類，繼承接口，并修改下配置文件即可，減輕大量的代碼修改工作。

Python 抽象基類的介紹 (PEP3119)

python 標準庫 abc，全稱是Abstract Base Classes，它提供以下功能：

• 一種重載isinstance()和issubclass()的方法
• 一個新的模塊abc作為“Abstract Base Classes支持框架”。它定義了一個用于abc的元類和一個可以用來定義抽象方法的裝飾器
• 容器和迭代器的特定抽象基類，將被添加到 collections 模塊

基本原理：

在面向?qū)ο蟪绦蛟O計領域，與對象交互的設計模式可以分為兩個基本類別，即“調(diào)用”和“檢查”。

調(diào)用是指通過調(diào)用對象的方法與對象進行交互。 通常，這會與多態(tài)性結(jié)合使用，因此調(diào)用給定方法可能會根據(jù)對象的類型運行不同的代碼。

檢查是指外部代碼（在對象的方法之外）檢查該對象的類型或?qū)傩?，并根?jù)該信息來決定如何處理該對象的能力。

兩種使用模式均服務于相同的通用目的，即能夠以統(tǒng)一的方式支持處理多種多樣且可能新穎的對象，但同時允許為每種不同類型的對象定制處理決策。

在經(jīng)典的 OOP 理論中，調(diào)用是首選的設計模式，并且不鼓勵檢查，因為檢查被認為是較早的過程編程風格的產(chǎn)物。 但是，實際上，這種觀點過于教條和僵化，導致了某種設計僵化，與諸如 Python 之類的語言的動態(tài)特性大相徑庭。

特別是，通常需要以對象類的創(chuàng)建者無法預期的方式處理對象。 內(nèi)置到滿足該對象的每個可能用戶需求的每個對象方法中，并非總是最佳的解決方案。 而且，有許多強大的調(diào)度哲學與嚴格地封裝在對象中的經(jīng)典OOP行為要求形成鮮明對比，例如規(guī)則或模式匹配驅(qū)動的邏輯

另一方面，經(jīng)典的 OOP 理論家對檢查的批評之一是缺乏形式主義和被檢查內(nèi)容的特殊性質(zhì)。 在諸如 Python 這樣的語言中，幾乎可以通過外部代碼反映并直接訪問對象的任何方面，有很多不同的方法來測試對象是否符合特定的協(xié)議。 例如，如果詢問“此對象是否是可變序列容器？”，則可以尋找“列表”的基類，或者可以尋找名為“ getitem”的方法。 但是請注意，盡管這些測試看似顯而易見，但它們都不正確，因為其中一個會產(chǎn)生假陰性，而另一個會產(chǎn)生假陽性。

普遍同意的補救措施是對測試進行標準化，并將其分組為正式形式。 通過繼承機制或其他某種方式，通過與每個類關聯(lián)一組標準的可測試屬性，最容易做到這一點。 每個測試都帶有一組承諾：它包含有關類的一般行為的承諾，以及有關其他可用的類方法的承諾。

PEP為組織這些測試提出了一種特殊的策略，稱為抽象基類（ABC）。 ABC只是添加到對象的繼承樹中的Python類，以將對象的某些功能發(fā)送給外部檢查器。 使用isinstance（）完成測試，并且特定ABC的存在意味著測試已通過。

此外，ABC定義了建立該類型特征行為的最少方法集。 根據(jù)對象的ABC類型區(qū)分對象的代碼可以相信，這些方法將始終存在。 這些方法中的每一個都附帶有ABC文檔中描述的廣義抽象語義定義。 這些標準的語義定義不是強制性的，但強烈建議使用。

像Python中的所有其他內(nèi)容一樣，這些承諾屬于紳士協(xié)議的性質(zhì)，在這種情況下，這意味著盡管該語言確實執(zhí)行了ABC中做出的某些承諾，但具體類的實現(xiàn)者必須確保 剩下的保留下來。

看完上面的描述，你可以簡單的理解為，ABC 是一個基類，繼承它，你可以寫一個類似于 java 的接口，接口中的方法將始終存在，可以放心使用，不需要再進行探測。

PEP3119 還給了樣例代碼讓你理解：

from abc import ABCMeta, abstractmethod

class A(metaclass=ABCMeta):
    @abstractmethod
    def foo(self): pass

A()  # raises TypeError

class B(A):
    pass

B()  # raises TypeError

class C(A):
    def foo(self): print(42)

C()  # works

多的不說了，希望你可以正確地使用 ABC，同時強烈推薦，學習 Python，就看 Python 的官方文檔和 PEP 提案，這里有最權(quán)威的講解。

此外，設置模式也是非常重要的編程之術(shù)和編程之道，它是基本功，基本功如果不夠，把一臺戰(zhàn)斗機放你面前，你都不知道如何欣賞和品味。

掌握了設計模式，再看別人的代碼，你會擁有火眼金睛，哪些是戰(zhàn)斗機，哪些是拖拉機，對自己的學習和提升也非常有幫助，寫的代碼也會更加具有可維護性，可讀性，可擴展性，靈活性。

到此這篇關于如何使用Python基于接口編程的方法實現(xiàn)的文章就介紹到這了,更多相關Python基于接口編程內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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