Lớp và phương thức trừu tượng

Lớp trừu tượng là những lớp không thể được khởi tạo trực tiếp và chứa các phương thức trừu tượng mà lớp con phải triển khai.

Hãy hình dung như một biểu mẫu: Lớp trừu tượng giống như một biểu mẫu bắt buộc, trong đó một số trường là bắt buộc (phương thức trừu tượng), còn một số trường là tùy chọn (phương thức cụ thể). Bạn không thể gửi chính biểu mẫu đó, bạn phải điền tất cả các trường bắt buộc trước. Tương tự, bạn không thể tạo đối tượng từ lớp trừu tượng cho đến khi lớp con triển khai tất cả các phương thức trừu tượng.

Nhập module abc để tạo lớp trừu tượng:

from abc import ABC, abstractmethod

Tạo một lớp trừu tượng có các phương thức trừu tượng:

class Shape(ABC):
    @abstractmethod
    def area(self):
        pass
    
    @abstractmethod
    def perimeter(self):
        pass
    
    def describe(self):
        return "This is a shape"  # Phương thức cụ thể (có phần triển khai)

Decorator @abstractmethod đánh dấu các phương thức mà lớp con phải triển khai. Đây là những "trường bắt buộc" trên biểu mẫu của bạn. Các phương thức thông thường như describe() có thể có phần triển khai và được kế thừa nguyên trạng. Đây là những "trường được điền sẵn".

Tại sao nên dùng lớp trừu tượng? Chúng buộc bạn tuân theo một quy ước. Nếu bạn tạo lớp Shape, nghĩa là bạn nói rằng “mọi hình dạng PHẢI tính được diện tích và chu vi”. Điều này ngăn lỗi do bạn quên triển khai các phương thức quan trọng.

Thử tạo một đối tượng thuộc lớp trừu tượng:

# Điều này sẽ gây ra lỗi:
# shape = Shape()  # TypeError: Can't instantiate abstract class

Lỗi này xảy ra có chủ ý, giống như việc bạn gửi một biểu mẫu trống. Python đang báo rằng: “Bạn chưa điền các trường bắt buộc (phương thức area và perimeter)!”

Tạo một lớp con cụ thể triển khai tất cả các phương thức trừu tượng:

class Circle(Shape):
    def __init__(self, radius):
        self.radius = radius
    
    def area(self):
        return 3.14 * self.radius ** 2
    
    def perimeter(self):
        return 2 * 3.14 * self.radius

Giờ thì mình đã “điền đầy đủ các trường bắt buộc”, tức là đã triển khai cả area() và perimeter(). Lớp Circle giờ đã hoàn chỉnh, là một lớp cụ thể có thể tạo đối tượng.

Giờ bạn có thể tạo các đối tượng từ lớp cụ thể:

circle = Circle(5)
print(circle.area())
print(circle.perimeter())
print(circle.describe())  # Phương thức cụ thể kế thừa từ lớp cha

Tạo thêm một lớp con cụ thể:

class Rectangle(Shape):
    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)

rectangle = Rectangle(4, 6)
print(rectangle.area())
print(rectangle.perimeter())

Đầu ra:

78.5
31.400000000000002
This is a shape
24
20

Lớp trừu tượng định nghĩa một quy tắc mà các lớp con phải tuân theo. Dùng ABC và @abstractmethod để tạo lớp trừu tượng. Các lớp con phải triển khai tất cả phương thức trừu tượng, nếu không, chúng cũng sẽ là lớp trừu tượng. Điều này đảm bảo tính nhất quán và ngăn các phần triển khai chưa hoàn chỉnh.