Как в Python реализуется абстрактный класс?

Абстрактный класс в Python реализуется с помощью модуля abc (Abstract Base Classes). Класс становится абстрактным, если наследуется от ABC и/или содержит хотя бы один абстрактный метод, помеченный декоратором @abstractmethod. Абстрактный класс сам по себе не может быть инстанциирован.

from abc import ABC, abstractmethod

class AbstractShape(ABC): # Наследование от ABC делает класс абстрактным
    @abstractmethod
    def area(self): # Абстрактный метод: должен быть реализован в под1классах
        pass

    @abstractmethod
    def perimeter(self): # Еще один абстрактный метод
        pass

    def description(self): # Обычный неабстрактный метод
        print("This is a shape.")

Дочерний класс должен реализовать все абстрактные методы родительского класса, иначе он также будет абстрактным и не может быть инстанциирован.

class Circle(AbstractShape):
    def __init__(self, radius):
        if radius < 0:
            raise ValueError("Радиус не может быть отрицательным")
        self.radius = radius

    def area(self): # Реализация абстрактного метода area
        return 3.14 * self.radius ** 2

    def perimeter(self): # Реализация абстрактного метода perimeter
        return 2 * 3.14 * self.radius

# Пример использования
# shape = AbstractShape() # Ошибка: нельзя инстанциировать абстрактный класс

circle = Circle(5)
print(f"Площадь круга: {circle.area()}")
print(f"Периметр круга: {circle.perimeter()}")
circle.description()

Если дочерний класс не реализует все абстрактные методы:

# class Square(AbstractShape): # Этот класс будет абстрактным, так как не реализует area и perimeter
#     def __init__(self, side):
#         self.side = side

#     def area(self):
#         return self.side ** 2

# s = Square(4) # Ошибка: Can't instantiate abstract class Square with abstract methods perimeter

class Rectangle(AbstractShape):
    def __init__(self, width, height):
        self.width = width
        self.height = height

    def area(self):
        return self.width * self.height

    def perimeter(self):
        return 2 * (self.width + self.height)

rect = Rectangle(3, 4)
print(f"Площадь прямоугольника: {rect.area()}")
print(f"Периметр прямоугольника: {rect.perimeter()}")

Ключевые аспекты реализации:

• Модуль abc: Предоставляет базовый класс ABC и декоратор @abstractmethod.
• Наследование от ABC: Хотя не строго обязательно, если класс содержит @abstractmethod, наследование от ABC является рекомендуемой практикой для явного указания, что класс предназначен быть абстрактным.
• Декоратор @abstractmethod: Помечает метод как абстрактный. Любой класс, содержащий хотя бы один такой метод, будет абстрактным, если не переопределит его в подклассе.
• Невозможность инстанциирования: Нельзя создать экземпляр абстрактного класса.
• Обязательная реализация: Дочерние классы обязаны переопределить все абстрактные методы родительского класса.

Абстрактные классы используются для определения интерфейсов и принудительной реализации определенных методов в подклассах, что способствует созданию более структурированного и предсказуемого кода.