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一切皆对象——Python面向对象（二十六）：虚拟子类

子类

如何创建子类？这似乎不是个问题，通过继承可以定义子类：

class Parent: pass
class Child(Parent): pass

print(issubclass(Child, Parent))
# True

这种通过继承确定的子类关系我们称之为“真实子类”（real subclass）。Python为我们提供了另一种确定子类关系的方式——注册。而这种通过注册确定的子类，我们称为“虚拟子类”（virtual subclass）。两种子类有什么区别呢？而注册又是什么呢？

真实子类 vs 虚拟子类

通过真实子类定义我们可以看到，子类继承自父类，所以拥有父类许多属性，且子类的__bases__属性保存的是父类。更进一步地，如果父类是抽象基类，且具有抽象方法，那么真实子类必须实现所有的抽象方法，否则不可以实例化。而**虚拟子类是指某个类提供了一个注册方法，可以指定某个其他类为自己的子类。**这样，这个“虚拟子类”除去在issubclass判断时返回True，其他任何地方都和所谓的父类没有关系（因为仅仅注册了一下）。在Python中，抽象基类提供了register方法，允许我们通过注册的方式指明子类的抽象类别：

import abc

class Liquid(abc.ABC): pass

class Rock: pass

print(issubclass(Rock, Liquid))
# False

Liquid.register(Rock)
print(issubclass(Rock, Liquid))
# True

register方法仅仅让issubclass能够识别子类，除此之外，其他任何校验也不会做，虚拟子类也不会继承父类的任何东西：

import abc

class Liquid(abc.ABC):
    @abc.abstractmethod
    def flow(self): pass
    
class Rock: pass
Liquid.register(Rock)
r = Rock()
r.flow()
# AttributeError: 'Rock' object has no attribute 'flow'

从上例可以看出，虚拟子类不需要实现抽象方法。

抽象基类还提供了装饰器定义虚拟子类的方式：

@Liquid.register
class Rock: pass

print(issubclass(Rock, Liquid))
# True

WHY虚拟子类

虚拟子类是抽象基类动态性的体现，也是符合Python风格的方式。它允许我们动态地，清晰地改变类的属别关系。抽象基类定义了一系列方法，并给出了方法应当实现的功能，在这一层次上，“白鹅类型”能够将类进行甄别。当一个类继承自抽象基类时，语言本身限制了该类必须完成抽象基类定义的语义；当一个类注册为虚拟子类时，限制则来自于编写者自身（成年人）。两种类都能通过“白鹅类型”的校验，不过虚拟子类提供了更好的灵活性与扩展性。例如，一个框架允许第三方插件时，采用虚拟子类即可以明晰接口，又不会影响内部的实现。

实际上，标准库中的抽象基类也大量使用了register的方式来进行分类。例如，在collections.abc中，抽象基类Sequence注册了许多内置容器类型作为虚拟子类，这样，当我们的程序中需要一个序列对象时，传递任何内置容器类型都可以正常通过校验：

import collections.abc

a = [1, 2, 3]

if isinstance(a, collections.abc.Sequence):
    print('Is Sequence')

# Is Sequence

是子类吗？

前一篇文章介绍了如何自定义判断子类的方法，即在自定义元类中重载__subclasscheck__方法。这个方法最大的不足在于我们必须有一个自定义的元类。当我们在践行“白鹅类型”时，可能不得不定义出元类：

import abc
class GooseMeta(abc.ABCMeta):
    def __subclasscheck__(cls, sub):
        return True

class Goose(metaclass=GooseMeta): pass

class WhiteGoose: pass

print(issubclass(WhiteGoose, Goose))