抽象基类的常见用途：实现接口时作为超类使用。然后，说明抽象基类如何检查具体子类是否符合接口定义，以及如何使用注册机制声明一个类实现了某个接口，而不进行子类化操作。最后，说明如何让抽象基类自动“识别”任何符合接口的类——不进行子类化或注册。
Python文化中的接口和协议
接口在动态类型语言中是怎么运作的呢？首先，基本的事实是，Python语言没有 interface 关键字，而且除了抽象基类，每个类都有接口：类实现或继承的公开属性（方法或数据属性），包括特殊方法，如__getitem__ 或 __add__。
按照定义，受保护的属性和私有属性不在接口中：即便“受保护的”属性也只是采用命名约定实现的（单个前导下划线）；私有属性可以轻松地访问，原因也是如此。不要违背这些约定。
另一方面，不要觉得把公开数据属性放入对象的接口中不妥，因为如果需要，总能实现读值方法和设值方法，把数据属性变成特性，使用obj.attr 句法的客户代码不会受到影响。 Vector2d 类就是这么做的，Vector2d 类的第一版，x 和 y 是公开属性。
vector2d_v0.py：x 和 y 是公开数据属性
class Vector2d: def __init__(self, x, y): self.x = x self.y = y def __iter__(self): return (n for n in (self.x, self.y))
我们把 x 和 y 变成了只读特性。这是一项重大重构，但是 Vector2d 的接口基本没变：用户仍能读取my_vector.x 和 my_vector.y。
class Vector2d: def __init__(self, x, y): self.__x = x self.__y = y @property def x(self): return self.__x @property def y(self): return self.__y def __iter__(self): return (i for i in (self.x, self.y))
Python喜欢序列
Python 数据模型的哲学是尽量支持基本协议。对序列来说，即便是最简单的实现，Python 也会力求做到最好。
下图展示了定义为抽象基类的 Sequence 正式接口。
Sequence 抽象基类和 collections.abc 中相关抽象类的UML 类图，箭头由子类指向超类，以斜体显示的是抽象方法
现在，看看下面??中的 Foo 类。它没有继承 abc.Sequence，而且只实现了序列协议的一个方法： __getitem__ （没有实现 __len__ 方法）。
>>> class Foo: ... def __getitem__(self, pos): ... return range(0, 30, 10)[pos] ... >>> f = Foo() >>> f[1] >>> for i in f: print(i) ... >>> 20 in f True >>> 15 in f False
虽然没有 __iter__ 方法，但是 Foo 实例是可迭代的对象，因为发现有__getitem__ 方法时，Python 会调用它，传入从 0 开始的整数索引，尝试迭代对象（这是一种后备机制）。尽管没有实现 __contains__ 方法，但是 Python 足够智能，能迭代 Foo 实例，因此也能使用 in 运算符：Python 会做全面检查，看看有没有指定的元素。
综上，鉴于序列协议的重要性，如果没有 __iter__ 和 __contains__方法，Python 会调用 __getitem__ 方法，设法让迭代和 in 运算符可用。
下面的FrenchDeck 类也没有继承 abc.Sequence，但是实现了序列协议的两个方法：__getitem__ 和 __len__。
class FrenchDeck:
ranks = [str(n) for n in range(2, 11)] + list('JQKA')
suits = 'spades diamonds clubs hearts'.split()
def __init__(self):
self._cards = [Cards(rank, suit) for suit in self.suits
for rank in self.ranks]
def __len__(self):
return len(self._cards)
def __getitem__(self, pos):
return self._cards[pos]
使用猴子补丁在运行时实现协议
FrenchDeck 类有个重大缺陷：无法洗牌。如果 FrenchDeck 实例的行为像序列，那么它就不需要 shuffle 方法，因为已经有 random.shuffle 函数可用，文档中说它的作用是“就地打乱序x”（https://docs.python.org/3/library/random.html#random.shuffle）。
标准库中的 random.shuffle 函数用法如下：
>>> from random import shuffle >>> my_list = list(range(1, 11)) >>> shuffle(my_list) >>> my_list [5, 7, 9, 2, 10, 1, 8, 6, 4, 3]
然而，如果尝试打乱 FrenchDeck 实例，会出现异常，如下面的 ?? 所示。
Traceback (most recent call last): File "/Users/demon/PycharmProjects/FluentPython/接口：从协议到抽象基类/FrenchDeck.py", line 37, in <module> shuffle(deck) File "/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.6/lib/python3.6/random.py", line 274, in shuffle x[i], x[j] = x[j], x[i] TypeError: 'FrenchDeck' object does not support item assignment
错误消息相当明确，“'FrenchDeck' object does not support itemassignment”（'FrenchDeck' 对象不支持为元素赋值）。这个问题的原因是，shuffle 函数要调换集合中元素的位置，而 FrenchDeck 只实现了不可变的序列协议。可变的序列还必须提供 __setitem__ 方法。
解决办法为FrenchDeck 打猴子补丁，把它变成可变的，让random.shuffle 函数能处理
from collections import namedtuple
from random import shuffle
Cards = namedtuple('Cards', ['rank', 'suit'])
class FrenchDeck:
ranks = [str(n) for n in range(2, 11)] + list('JQKA')
suits = 'spades diamonds clubs hearts'.split()
def __init__(self):
self._cards = [Cards(rank, suit) for suit in self.suits
for rank in self.ranks]
def __len__(self): #获取长度的len
return len(self._cards)
def __getitem__(self, position): #能够支持切片取值的处理
return self._cards[position]
deck = FrenchDeck() #实例化
def set_card(deck, position, card): #猴子不定，其实就是启动调用内部__setitem__设置值得外部函数
deck._cards[position] = card
FrenchDeck.__setitem__ = set_card #把猴子补丁传递给内部的魔术方法
shuffle(deck) #打乱洗牌的序列
print(deck[:5]) #获取前五个卡牌的值
以上代码的执行结果为：
[Cards(rank='K', suit='diamonds'), Cards(rank='4', suit='spades'), Cards(rank='A', suit='clubs'), Cards(rank='K', suit='spades'), Cards(rank='6', suit='clubs')]
这里的关键是，set_card 函数要知道 deck 对象有一个名为 _cards 的属性，而且 _cards 的值必须是可变序列。然后，我们把 set_card 函数赋值给特殊方法 __setitem__，从而把它依附到 FrenchDeck 类上。这种技术叫猴子补丁：在运行时修改类或模块，而不改动源码。猴子补丁很强大，但是打补丁的代码与要打补丁的程序耦合十分紧密，而且往往要处理隐藏和没有文档的部分。
定义抽象基类的子类
在下面的?? 中，我们明确把 FrenchDeck2 声明为collections.MutableSequence 的子类。
frenchdeck2.py：FrenchDeck2，collections.MutableSequence的子类
import collections
Card = collections.namedtuple('Card', ['rank', 'suit'])
class FrenchDeck2(collections.MutableSequence):
ranks = [str(i) for i in range(1, 11)] + list('JQKA')
suits = 'spades diamonds clubs hearts'.split()
def __init__(self):
self._cards = [Card(rank, suit) for suit in self.suits
for rank in self.ranks]
def __len__(self): #支持查看长度
return len(self._cards)
def __getitem__(self, position): #支持切片
return self._cards[position]
def __setitem__(self, position, value): #支持洗牌
self._cards[position] = value
def __delitem__(self, position): #但是继承MutableSequence的类必须实现 __delitem__ 方法，这是MutableSequence 类的一个抽象方法。
del self._cards[position]
def insert(self, position, value): #此外，还要实现insert方法，这是MutableSequence类的第三个抽象方法
self._cards.insert(position, value)
Sequence 和 MutableSequence 抽象基类的方法不全是抽象的。
MutableSequence 抽象基类和 collections.abc 中它的超类的 UML 类图（箭头由子类指向祖先；以斜体显示的名称是抽象类和抽象方法）
FrenchDeck2 从 Sequence 继承了几个拿来即用的具体方法__contains__、__iter__、__reversed__、index 和count。FrenchDeck2 从MutableSequence 继