当在Python中使用抽象类时，为什么要声明metaclass = abc.ABCMeta？

Question

当我在线阅读代码时，我遇到了以下使用抽象类的情况：

from abc import abstractmethod,ABCMeta
class Generator(object,metaclass=ABCMeta):
    @abstractmethod
    def generate(self):
        raise NotImplementedError("method not implemented")
generator=Generator()
generator.generate()

以下错误信息是预期的：

TypeError: 无法实例化带有抽象方法 generate 的抽象类 Generator 但如果我这样写（唯一不同的是第二行）：

from abc import abstractmethod,ABCMeta
class Generator(object):
    @abstractmethod
    def generate(self):
        raise NotImplementedError("method not implemented")
generator=Generator()
generator.generate()

虽然错误信息发生了变化， NotImplementedError: 方法未实现 但当我实现了generate方法时，上述两种Generator的方式都能正常执行。

class GeneticAlgorithm(Generator):
    def generate(self):
        print("ABC")
ga=GeneticAlgorithm()
ga.generate()

>>> ABC

那么为什么我们需要声明metaclass=ABCMeta？

我从GeeksforGeeks了解到一些东西。

ABCMeta元类提供了一个名为register的方法，可以由其实例调用。 通过使用此register方法，任何抽象基类都可以成为任意具体类的祖先。

但这仍然不能让我理解声明metaclass=ABCMeta的必要性，感觉@abstractmethod 修改该方法就足够了。

- XiaoBanni

Answer 1

你需要使用metaclass=ABCMeta在实例化时执行规则。

generator=Generator()  # Errors immediately when using ABCMeta
generator.generate()   # Only errors if and when you call generate otherwise

假设某个类有多个抽象方法，而其中只有一些在子类中被实现。它可能会运行一段时间，直到你调用一个未实现的方法才出错。在依赖于 ABC 前先进行严格的失败处理通常是很好的做法，就像函数抛出异常而不仅是返回 None 来表示失败一样；你希望尽早知道出了问题，而不是在以后遇到一个奇怪的错误时却不知道其根本原因。

附带说明：有一种更为简洁的方式可以成为 ABC，而不必显式使用 metaclass=ABCMeta 语法：

from abc import abstractmethod, ABC

class Generator(ABC):

Python几乎总是会创建空的基类，使用元类来简化使用（特别是在从2到3的过渡期间，在那里没有兼容两者都工作的元类语法，直接继承是唯一可行的方法）。

- ShadowRanger

Answer 2

第二个例子，

from abc import abstractmethod,ABCMeta
class Generator(object):
    @abstractmethod
    def generate(self):
        raise NotImplementedError("method not implemented")
generator=Generator()
generator.generate()  # HERE it raises

第一个示例中没有以任何方式使用@abstractclass修饰符。只有在调用generate()函数时才会引发NotImplemetedError异常，而在第一个示例中在实例化(generator=Generator())时就会引发错误。

要使用@abstractmethod，类必须具有元类ABCMeta（或从此类继承，例如ABC）。

顺便说一句，还有一些方法可以更早地检查方法是否已实现(在类定义时) ，例如使用__init_subclass__或通过定义自定义元类并修改其__new__方法。

- pixelneo