从 Python 2.6 开始，标准库提供了抽象基类。大多数抽象基类在 collections.abc 模块中定义，不过其他地方也有。例如，numbers 和 io 包中有一些抽象基类。但是，collections.abc 中的抽象基类最常用。我们来看看这个模块中有哪些抽象基类。

　标准库中有两个名为 abc 的模块，这里说的是 collections.abc。为了减少加载时间，Python 3.4 在 collections 包之外实现这个模块（在 Lib/_collections_abc.py 中，https://hg.python.org/cpython/file/3.4/Lib/_collections_abc.py），因此要与 collections 分开导入。另一个 abc 模块就是 abc（即 Lib/abc.py，https://hg.python.org/cpython/file/3.4/Lib/abc.py），这里定义的是 abc.ABC 类。每个抽象基类都依赖这个类，但是不用导入它，除非定义新抽象基类。

Python 3.4 在 collections.abc 模块中定义了 16 个抽象基类，简要的 UML 类图（没有属性名称）如图 11-3 所示。collections.abc 的官方文档中有个不错的表格（https://docs.python.org/3/library/collections.abc.html#collections-abstract-base-classes），对各个抽象基类做了总结，说明了相互之间的关系，以及各个基类提供的抽象方法和具体方法（称为“混入方法”）。图 11-3 中有很多多重继承。我们将在第 12 章着重说明多重继承，讨论抽象基类时通常不用考虑多重继承。6

6Java 认为多重继承有危害，因此没有提供支持，但是提供了接口：Java 的接口可以扩展多个接口，而且 Java 的类可以实现多个接口。

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图 11-3：collections.abc 模块中各个抽象基类的 UML 类图

下面详述图 11-3 中那一群基类。

Iterable、Container 和 Sized

　　各个集合应该继承这三个抽象基类，或者至少实现兼容的协议。Iterable 通过 __iter__ 方法支持迭代，Container 通过 __contains__ 方法支持 in 运算符，Sized 通过 __len__ 方法支持 len() 函数。

Sequence、Mapping 和 Set

　　这三个是主要的不可变集合类型，而且各自都有可变的子类。MutableSequence 的详细类图见图 11-2；MutableMapping 和 MutableSet 的类图在第 3 章中（见图 3-1 和图 3-2）。

MappingView

　　在 Python 3 中，映射方法 .items()、.keys() 和 .values() 返回的对象分别是 ItemsView、KeysView 和 ValuesView 的实例。前两个类还从 Set 类继承了丰富的接口，包含 3.8.3 节所述的全部运算符。

Callable 和 Hashable

　　这两个抽象基类与集合没有太大的关系，只不过因为 collections.abc 是标准库中定义抽象基类的第一个模块，而它们又太重要了，因此才把它们放到 collections.abc 模块中。我从未见过 Callable 或 Hashable 的子类。这两个抽象基类的主要作用是为内置函数 isinstance 提供支持，以一种安全的方式判断对象能不能调用或散列。7

7若想检查是否能调用，可以使用内置的 callable() 函数；但是没有类似的 hashable() 函数，因此测试对象是否可散列，最好使用 isinstance(my_obj, Hashable)。

Iterator

　　注意它是 Iterable 的子类。我们将在第 14 章详细讨论。

继 collections.abc 之后，标准库中最有用的抽象基类包是 numbers。下面就来介绍。

numbers 包（https://docs.python.org/3/library/numbers.html）定义的是“数字塔”（即各个抽象基类的层次结构是线性的），其中 Number 是位于最顶端的超类，随后是 Complex 子类，依次往下，最底端是 Integral 类：

因此，如果想检查一个数是不是整数，可以使用 isinstance(x, numbers.Integral)，这样代码就能接受 int、bool（int 的子类），或者外部库使用 numbers 抽象基类注册的其他类型。为了满足检查的需要，你或者你的 API 的用户始终可以把兼容的类型注册为 numbers.Integral 的虚拟子类。

与之类似，如果一个值可能是浮点数类型，可以使用 isinstance(x, numbers.Real) 检查。这样代码就能接受 bool、int、float、fractions.Fraction，或者外部库（如 NumPy，它做了相应的注册）提供的非复数类型。

　decimal.Decimal 没有注册为 numbers.Real 的虚拟子类，这有点奇怪。没注册的原因是，如果你的程序需要 Decimal 的精度，要防止与其他低精度数字类型混淆，尤其是浮点数。

了解一些现有的抽象基类之后，我们将从零开始实现一个抽象基类，然后实际使用，以此实践白鹅类型。这么做的目的不是鼓励每个人都立即开始定义抽象基类，而是教你怎么阅读标准库和其他包中的抽象基类源码。