collections.abc --- 容器的抽象基类-Python教程

发表时间:2020-02-19

3.3 新版功能: 该模块曾是 collections 模块的组成部分。

源代码: Lib/_collections_abc.py


该模块定义了一些 抽象基类 ,它们可用于判断一个具体类是否具有某一特定的接口;例如,这个类是否可哈希,或其是否为映射类。

容器抽象基类

这个容器模块提供了以下 ABCs :

抽象基类

继承自

抽象方法

Mixin 方法

Container

__contains__

Hashable

__hash__

Iterable

__iter__

Iterator

Iterable

__next__

__iter__

Reversible

Iterable

__reversed__

Generator

Iterator

send , throw

close , __iter__ , __next__

Sized

__len__

Callable

__call__

Collection

Sized , Iterable , Container

__contains__ , __iter__ , __len__

Sequence

Reversible , Collection

__getitem__ , __len__

__contains__ , __iter__ , __reversed__ , index , and count

MutableSequence

Sequence

__getitem__ , __setitem__ , __delitem__ , __len__ , insert

继承自 Sequence 的方法,以及 append , reverse , extend , pop , remove ,和 __iadd__

ByteString

Sequence

__getitem__ , __len__

继承自 Sequence 的方法

Set

Collection

__contains__ , __iter__ , __len__

__le__ , __lt__ , __eq__ , __ne__ , __gt__ , __ge__ , __and__ , __or__ , __sub__ , __xor__ , and isdisjoint

MutableSet

Set

__contains__ , __iter__ , __len__ , add , discard

继承自 Set 的方法以及 clear , pop , remove , __ior__ , __iand__ , __ixor__ ,和 __isub__

Mapping

Collection

__getitem__ , __iter__ , __len__

__contains__ , keys , items , values , get , __eq__ , and __ne__

MutableMapping

Mapping

__getitem__ , __setitem__ , __delitem__ , __iter__ , __len__

继承自 Mapping 的方法以及 pop , popitem , clear , update ,和 setdefault

MappingView

Sized

__len__

ItemsView

MappingView , Set

__contains__ , __iter__

KeysView

MappingView , Set

__contains__ , __iter__

ValuesView

MappingView , Collection

__contains__ , __iter__

Awaitable

__await__

Coroutine

Awaitable

send , throw

close

AsyncIterable

__aiter__

AsyncIterator

AsyncIterable

__anext__

__aiter__

AsyncGenerator

AsyncIterator

asend , athrow

aclose , __aiter__ , __anext__

class collections.abc. Container
class collections.abc. Hashable
class collections.abc. Sized
class collections.abc. Callable

分别提供了 __contains__() , __hash__() , __len__() __call__() 方法的抽象基类。

class collections.abc. Iterable

提供了 __iter__() 方法的抽象基类。

使用 isinstance(obj, Iterable) 可以检测一个类是否已经注册到了 Iterable 或者实现了 __iter__() 函数,但是无法检测这个类是否能够使用 __getitem__() 方法进行迭代。检测一个对象是否是 iterable 的唯一可信赖的方法是调用 iter(obj)

class collections.abc. Collection

集合了 Sized 和 Iterable 类的抽象基类。

3.6 新版功能.

class collections.abc. Iterator

提供了 __iter__() __next__() 方法的抽象基类。参见 iterator 的定义。

class collections.abc. Reversible

为可迭代类提供了 __reversed__() 方法的抽象基类。

3.6 新版功能.

class collections.abc. Generator

生成器类,实现了 PEP 342 中定义的协议,继承并扩展了迭代器,提供了 send() , throw() close() 方法。参见 generator 的定义。

3.5 新版功能.

class collections.abc. Sequence
class collections.abc. MutableSequence
class collections.abc. ByteString

只读且可变的序列 sequences 的抽象基类。

实现笔记:一些混入(Maxin)方法比如 __iter__() , __reversed__() index() 会重复调用底层的 __getitem__() 方法。因此,如果实现的 __getitem__() 是常数级访问速度,那么相应的混入方法会有一个线性的表现;然而,如果底层方法是线性实现(例如链表),那么混入方法将会是平方级的表现,这也许就需要被重构了。

在 3.5 版更改: index() 方法支持 stop start 参数。

class collections.abc. Set
class collections.abc. MutableSet

只读且可变的集合的抽象基类。

class collections.abc. Mapping
class collections.abc. MutableMapping

只读且可变的映射 mappings 的抽象基类。

class collections.abc. MappingView
class collections.abc. ItemsView
class collections.abc. KeysView
class collections.abc. ValuesView

映射及其键和值的视图 views 的抽象基类。

class collections.abc. Awaitable

为可等待对象 awaitable 提供的类,可以被用于 await 表达式中。习惯上必须实现 __await__() 方法。

协程对象 Coroutine Coroutine 抽象基类的实例都是这个抽象基类的实例。

注解

在 CPython 里,基于生成器的协程(使用 types.coroutine() asyncio.coroutine() 包装的生成器)都是 可等待对象 ,即使他们不含有 __await__() 方法。使用 isinstance(gencoro, Awaitable) 来检测他们会返回 False 。要使用 inspect.isawaitable() 来检测他们。

3.5 新版功能.

class collections.abc. Coroutine

用于协程兼容类的抽象基类。实现了如下定义在 协程对象 : 里的方法: send() throw() close() 。通常的实现里还需要实现 __await__() 方法。所有的 Coroutine 实例都必须是 Awaitable 实例。参见 coroutine 的定义。

注解

在 CPython 里,基于生成器的协程(使用 types.coroutine() asyncio.coroutine() 包装的生成器)都是 可等待对象 ,即使他们不含有 __await__() 方法。使用 isinstance(gencoro, Coroutine) 来检测他们会返回 False 。要使用 inspect.isawaitable() 来检测他们。

3.5 新版功能.

class collections.abc. AsyncIterable

提供了 __aiter__ 方法的抽象基类。参见 asynchronous iterable 的定义。

3.5 新版功能.

class collections.abc. AsyncIterator

提供了 __aiter__ __anext__ 方法的抽象基类。参见 asynchronous iterator 的定义。

3.5 新版功能.

class collections.abc. AsyncGenerator

为异步生成器类提供的抽象基类,这些类实现了定义在 PEP 525 PEP 492 里的协议。

3.6 新版功能.

这些抽象基类让我们可以确定类和示例拥有某些特定的函数,例如:

size = None
if isinstance(myvar, collections.abc.Sized):
    size = len(myvar)

有些抽象基类也可以用作混入类(mixin),这可以更容易地开发支持容器 API 的类。例如,要写一个支持完整 Set API 的类,只需要提供下面这三个方法: __contains__() , __iter__() __len__() 。抽象基类会补充上其余的方法,比如 __and__() isdisjoint() :

class ListBasedSet(collections.abc.Set):
    ''' Alternate set implementation favoring space over speed
        and not requiring the set elements to be hashable. '''
    def __init__(self, iterable):
        self.elements = lst = []
        for value in iterable:
            if value not in lst:
                lst.append(value)

    def __iter__(self):
        return iter(self.elements)

    def __contains__(self, value):
        return value in self.elements

    def __len__(self):
        return len(self.elements)

s1 = ListBasedSet('abcdef')
s2 = ListBasedSet('defghi')
overlap = s1 & s2            # The __and__() method is supported automatically

当把 Set MutableSet 用作混入类时需注意:

  1. 由于某些集合操作会创建新集合,默认的混入方法需要一种从可迭代对象里创建新实例的方法。假如其类构造函数签名形如 ClassName(iterable) ,则其会调用一个内部的类方法 _from_iterable() ,其中调用了 cls(iterable) 来生成一个新集合。如果这个 Set 混入类在类中被使用,但其构造函数的签名却是不同的形式,那么你就需要重载 _from_iterable() 方法,将其编写成一个类方法,并且它能够从可迭代对象参数中构造一个新实例。

  2. 重载比较符时时(想必是为了速度,因为其语义都是固定的),只需要重定义 __le__() __ge__() 函数,然后其他的操作会自动跟进。

  3. 混入集合类 Set 提供了一个 _hash() 方法为集合计算哈希值,然而, __hash__() 函数却没有被定义,因为并不是所有集合都是可哈希并且不可变的。为了使用混入类为集合添加哈希能力,可以同时继承 Set() Hashable() 类,然后定义 __hash__ = Set._hash

参见

  • OrderedSet recipe 是基于 MutableSet 构建的一个示例。

  • 对于抽象基类,参见 abc 模块和 PEP 3119

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