面向对象之类的约束

Posted 2021-02-04 zzliu

先来看一个例子：如果我们要写一个支付接口，怎么做呢

版本一：

class QQpay:
    def pay(self, money):
        print("此次消费%s" % money)


class Alipay:
    def pay(self, money):
        print("此次消费%s" % money)


a1 = QQpay()
a2 = Alipay()
a1.pay(100)
a2.pay(200)

版本一虽然完成了支付功能，但是不同的支付没有统一，使用QQ支付时调用的是QQpay类的pay方法，使用Alipay支付的时候又变成调用Alipay类的pay方法，有没有办法使之统一呢，来看版本二。

版本二：

class QQpay:      
    def pay(self, money):
        print("此次消费%s" % money)


class Alipay:
    def pay(self, money):
        print("此次消费%s" % money)


def pay(obj, money):    # 统一规范
    obj.pay(money)


a1 = QQpay()
a2 = Alipay()
pay(a1, 100)
pay(a2, 200)

版本二通过在类外面定义了一个pay方法，然后通过pay方法去调用QQpay类和Alipay类的方法，这样就统一了接口，但是这里有一个问题，如果程序之后遇到升级，需要新加入一个微信支付的功能，但是接手这个项目的人这样写........

class Alipay:
    def pay(self, money):
        print("此次消费%s" % money)


class Wechatpay:      # 野生程序员写的
    def zhifu(self, money):
        print("此次消费%s" % money)


def pay(obj, money):    # 统一规范
    obj.pay(money)


a1 = QQpay()
a2 = Alipay()
a3 = Wechat()
pay(a1, 100)
pay(a2, 200)
pay(a3, 300)   # 报错

很明显，执行pay(a3, 300)时会报错，因为Wechatpay里面并没有pay方法。我们当然可以通过事后更改代码的方法来解决这个问题，但是有没有从程序设计的层面上解决这个问题的方法呢，答案是有的

版本三：

class Pay:    # 定义一个基类Pay，所有支付的类都继承这个类
    def pay(self, money):
        pass


class QQpay(Pay):       
    def pay(self, money):
        print("此次消费%s" % money)


class Alipay(Pay):
    def pay(self, money):
        print("此次消费%s" % money)


class Wechatpay(Pay):      
    def pay(self, money):
        print("此次消费%s" % money)


def pay(obj, money):
    obj.pay(money)


a1 = QQpay()
a2 = Wechatpay()
a3 = Alipay()
pay(a1, 100)
pay(a2, 200)
pay(a3, 300)

版本三解决了支付名字不统一带来的报错问题，但是如果接手的程序员不按规定在自己写的类里定义pay方法，程序虽然不会报错但也不会正常支付，确切地说，版本三只是弱约束，正经的程序员看到了定义了一个基类Pay，其他支付的类都继承了Pay，就会知道这个Pay是统一接口用的，在自己的类里要定义一个pay方法，但是有些程序员比较有个性，就要取别的名字，这时版本三就无能无力了，因此我们对版本三进行了升级

版本四：

class Pay:
    def pay(self, money):
        raise NotImplementedError("未定义pay方法")   # 抛出异常


class QQpay(Pay):       # 正规写法
    def pay(self, money):
        print("此次消费%s" % money)


class Alipay(Pay):
    def pay(self, money):
        print("此次消费%s" % money)


class Wechatpay(Pay):      # 野生写法
    def pay(self, money):
        print("此次消费%s" % money)


class Unionpay(Pay):
    def zhifu(self, money):
        print("此次消费%s" % money)


def pay(obj, money):
    obj.pay(money)


a1 = QQpay()
a2 = Wechatpay()
a3 = Alipay()
a4 = Unionpay()
pay(a1, 100)
pay(a2, 200)
pay(a3, 300)
pay(a4, 400)     # NotImplementedError: 未定义pay方法

这里我们在基类的pay方法里面加上 raise Exception("未定义pay方法")，当执行pay(a4, 400)时，会先在Unionpay里面找，很显然找不到，之后会在其父类里面找，然后执行父类的pay方法，这时就会执行raise Exception("未定义pay方法")，这句话的意思是，抛出异常，异常的名字是Exception，异常的内容是"未定义pay方法"。版本四的核心就是在父类里定义一个pay方法，方法里只有抛出错误的语句，各子类继承父类，子类里必须定义名字相同的pay方法，否则执行时就会报错。还有一种从Java和C#继承过来的方法：运用抽象类（接口类）来解决

版本五：

from abc import ABCMeta, abstractmethod


class Pay(metaclass=ABCMeta):    # 这个父类定义了一个约束、规范，规定子类一定要有pay方法
    """
    抽象类(接口类)，制定一个规范，强制执行
    """
    @abstractmethod
    def pay(self, money):
        pass


class Alipay(Pay):
    def pay(self, money):
        print("此次消费%s" % money)


class Wechatpay(Pay):
    def zhifu(self, money):
        print("此次消费%s" % money)


def pay(obj, money):
    obj.pay(money)


a1 = Alipay()
a2 = Wechatpay()  # TypeError: Can‘t instantiate abstract class Wechatpay with abstract methods pay
pay(a1, 100)
pay(a2, 200)

总结：

1. 约束就是父类对子类的约束，子类必须要写XXX方法

2. 在python中实现约束有两种方法

　　（1）人为抛出异常的方法，并且尽量抛出的是NotImplementedError. 这样比较专业, ?且错误比较明确.(推荐)

　　（2）使用抽象类和抽象方法，由于该方案来源于Java和C#，所以还是用的比较少