Python 中的面向接口编程

前言

”面向接口编程“写 Java 的朋友耳朵已经可以听出干茧了吧，当然这个思想在 Java 中非常重要，甚至几乎所有的编程语言都需要，毕竟程序具有良好的扩展性、维护性谁都不能拒绝。

最近无意间看到了我刚开始写 Python 时的部分代码，当时实现的需求有个很明显的特点：

不同对象具有公共的行为能力，但具体每个对象的实现方式又各不相同。

说人话就是商户需要接入平台，接入的步骤相同，但具体实现不同。

作为一个”资深“ Javaer，需求还没看完我就洋洋洒洒的把各个实现类写好了：

Python 中的面向接口编程

当然最终也顺利实现需求，甚至把组里一个没写过 Java 的大哥唬的一愣一愣的，直呼牛逼。

Python 中的面向接口编程

不过事后也给我吐槽：

你这设计是不错，但是感觉好复杂，跟代码时要找到真正的业务逻辑（实现类）得绕几圈。

截止目前 Python 写多了，我总算是能总结他的感受：就是不够 Pythonic。

虽说 Python 没有类似 Java 这样的 Interface 特性，但作为面向对象的高级语言也是支持继承的；

在这里我们也可以利用继承的特性来实现面向接口编程：

class Car:
    def run(self):
        pass

class Benz(Car):
    def run(self):
        print("benz run")

class BMW(Car):

    def run(self):
        print("bwm run")

def run(car):
    car.run()

if __name__ == "__main__":
    benz = Benz()
    bmw = BMW()

    run(benz)
    run(bmw)

代码非常简单，在 Python 中也没有类似于 Java 中的 extends 关键字，只需要在类声明末尾用括号包含基类即可。

这样在每个子类中就能单独实现业务逻辑，方便扩展和维护。

类型检查

由于 Python 作为一个动态类型语言，无法做到 Java 那样在编译期间校验一个类是否完全实现了某个接口的所有方法。

为此 Python 提供了解决办法，那就是 abc(Abstract Base Classes) ，当我们将基类用 abc 声明时就能近似做到：

import abc
class Car(abc.ABC):
    @abc.abstractmethod
    def run(self):
        pass

class Benz(Car):
    def run(self):
        print("benz run")

class BMW(Car):
    pass

def run(car):
    car.run()

if __name__ == "__main__":
    benz = Benz()
    bmw = BMW()

    run(benz)
    run(bmw)

一旦有类没有实现方法时，运行期间便会抛出异常：

bmw = BMW()
TypeError: Can't instantiate abstract class BMW with abstract methods run

虽然无法做到在运行之前（毕竟不需要编译）进行校验，但有总比没有好。

鸭子类型

以上两种方式看似已经毕竟优雅的实现面向接口编程了，但实际上也不够 Pythonic。

在继续之前我们先聊聊接口的本质到底是什么？

在 Java 这类静态语言中面向接口编程是比较麻烦的，也就是我们常说的子类向父类转型，因此需要编写额外的代码。

带来的好处也是显而易见，只需要父类便可运行。

但我们也不必过于执着于接口，它本身只是一个协议、规范，并不特指 Java 中的 Interface，甚至有些语言压根没有这个关键字。

动态语言的特性也不需要强制校验是否实现了方法。

在 Python 中我们可以利用鸭子类型来优雅的实现面向接口编程。

在这之前先了解下鸭子类型，借用维基百科的说法：

“当看到一只鸟走起来像鸭子、游泳起来像鸭子、叫起来也像鸭子，那么这只鸟就可以被称为鸭子。”

我用大白话翻译下就是：

即便两个完全不想干的类，如果他们都实现了相同的方法，那就可以把他们当做同一类型的类来使用。

举个简单例子：

class Order:
    def create(self):
        pass

class User:
    def create(self):
        pass

def create(obj):
    obj.create()

if __name__ == "__main__":
    order = Order()
    user = User()
    create(order)
    create(user)

这里的 order 和 user 本身完全没有关系，只是他们都有相同方法，又得益于动态语言没法校验类型的特点，所以完全可以在运行的时候认为他们是同一种类型。

因此基于鸭子类型，之前的代码我们可以稍作简化：

class Car:
    def run(self):
        pass

class Benz:
    def run(self):
        print("benz run")

class BMW:
    def run(self):
        print("bwm run")

def run(car):
    car.run()

if __name__ == "__main__":
    benz = Benz()
    bmw = BMW()

    run(benz)
    run(bmw)

因为在鸭子类型中我们在意的是它的行为，而不是他们的类型；所以完全可以不用继承便可以实现面向接口编程。