Python 中面向接口编程详情

前言

接口在软件工程扮演重要角色，随着应用程序的功能不断扩展，代码库的更新和改变也难以管理。在许多情况下，会发现有一些看起来非常相似，但却不相关的类，这可能会导致一些难于维护。在本次分享中，将看到你如何使用 Python 接口来帮助确定。

主要从下面几个方面了解内容：

• 了解接口的工作原理和创建 Python 接口的注意事项
• 理解接口在像 Python 这样的动态语言中重要性
• 实现一个非正式的 Python 接口
• 使用 abc.ABCMeta 和 @abc.abstractmethod 来实现一个正式的 Python 接口

Python 中的接口与大多数其它语言的处理方式不同，它们的设计复杂性也不同。在本教程结束时，你将对 Python 的数据模型的某些方面有更好的理解，以及 Python 中的接口与 Java、C++ 和 Go 等语言中的接口的比较。

概述 Python 接口

在高层次上，接口充当了设计类的蓝图，在接口中，定义了方法与在类中定义并没有什么不同。不过不同于类，这些方法都是抽象方法。一个抽象的方法是定义接口的简单的方式。在这里定义了方法，并不急于实现这些方法。这是由具体的类来完成的，然后由类来实现接口，为接口的抽象方法赋予具体的意义。

与 Java、Go 和 C++ 这些语言相比，Python 的接口设计方法有些不同。这些语言都提供了一个interface 关键字来定义接口，而在 Python 中，却没有提供这个关键字。Python 在另一个方面与其他语言有明显的区别。python 并不要求实现接口的类来定义接口的所有抽象方法

非正式接口

在某些情况下，可能不需要正式的 Python 接口来严格规范。Python 的动态特性允许实现一个非正式的接口。非正式的 Python 接口是一个定义了可以被重载的方法。

在下面的例子中，你将从一个数据工程师的角度出发，他需要从各种不同的非结构化文件类型中提取文本，比如 PDF 和电子邮件。将创建一个非正式的接口，定义 PdfParser和EmlParser具体类中的方法。

class InformalParserInterface:
    def load_data_source(self, path: str, file_name: str) -> str:
        """Load in the file for extracting text."""
        pass
    def extract_text(self, full_file_name: str) -> dict:
        """Extract text from the currently loaded file."""
        pass

在 InformalParserInterface类中定义了两个方法，分别是 .load_data_source()和 .extract_text()。 虽然定义了方法却没有实现。接下来我们创建继承 InformalParserInterface的类将需要实现这两个方法。我们关心接口定义了提取文本一般流程，也可以看做规范，也就是我们首先会加载数据源，然后在数据源上提取文本。

InformalParserInterface看起来就是一个标准 python 的 class。不过因为形似接口所以可以将这个类看做一个接口。

你定义了两个实现InformalParserInterface的类。为了使用接口，首先创建一个具体类来继承于。接口，也就是这个类是接口类的子类，提供了接口抽象方法的具体实现。将创建两个具体类来实现你的接口。第一个是PdfParser，将用来解析 PDF 文件的文本。

class PdfParser(InformalParserInterface):
    """Extract text from a PDF"""
    def load_data_source(self, path: str, file_name: str) -> str:
        """Overrides InformalParserInterface.load_data_source()"""
        pass
    def extract_text(self, full_file_path: str) -> dict:
        """Overrides InformalParserInterface.extract_text()"""
        pass

InformalParserInterface的具体实现现在允许你从PDF文件中提取文本。第二个具体的类是EmlParser，将用来解析电子邮件中的文本。

class EmlParser(InformalParserInterface):
    """Extract text from an email"""
    def load_data_source(self, path: str, file_name: str) -> str:
        """Overrides InformalParserInterface.load_data_source()"""
        pass
    def extract_text_from_email(self, full_file_path: str) -> dict:
        """A method defined only in EmlParser.
        Does not override InformalParserInterface.extract_text()
        """
        pass

InformalParserInterface的具体实现现在允许你从电子邮件文件中提取文本。

到目前为止，定义了 InformalPythonInterface的两个具体实现。然而，请注意，EmlParser未能正确定义.extract_text()。要检查EmlParser是否实现了InformalParserInterface 抽象方法，也就是接口方法，可以参照如下代码。

>>> # Check if both PdfParser and EmlParser implement InformalParserInterface
>>> issubclass(PdfParser, InformalParserInterface)
True
>>> issubclass(EmlParser, InformalParserInterface)
True