抽象クラス

抽象クラスは、Pythonにおいて独自にインスタンス化できない基本クラスを定義し、サブクラスを作成して具体的なクラスを作成することができる方法です。抽象クラスは、他のクラスが継承して自分自身の機能を実装するための設計図として機能します。

Pythonでは、抽象クラスはabcモジュールを使用して定義されます。このモジュールはAbstract Base Classの略称であり、ABCクラスを提供します。抽象クラスを作成するには、ABCクラスをサブクラス化し、@abstractmethodデコレータを使用して1つまたは複数の抽象メソッドを定義する必要があります。

抽象メソッドは、宣言だけがあって実装がないメソッドです。これらは、抽象クラスから継承する具象クラスによって実装される必要があります。

抽象クラスを使用する主な利点は、関連するクラスの一連のインターフェースを強制する方法を提供することです。これにより、サブクラスが全て同じメソッドを実装し、同じ属性を持っていることが保証されるため、コードが信頼性が高く、メンテナンスが容易になることがあります。

Python での抽象クラスの定義

Pythonで抽象クラスを定義するコードの例を以下に示します：

from abc import ABC, abstractmethod

class Shape(ABC):
    @abstractmethod
    def area(self):
        pass

    @abstractmethod
    def perimeter(self):
        pass

class Rectangle(Shape):
    def __init__(self, length, width):
        self.length = length
        self.width = width

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

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

r = Rectangle(5, 10)
print('面積:', r.area())
print('周囲:', r.perimeter())

このコードでは、abcモジュールを使用して抽象クラスShapeを定義します。その後、areaとperimeterという2つの抽象メソッドを定義します。Shapeから継承した具象クラスは、これら2つのメソッドを実装する必要があります。

次に、Shapeから継承した具象クラスRectangleを定義します。Rectangleは、Shape抽象クラスに必要なように、areaとperimeterメソッドを実装します。

最後に、Rectangleクラスのインスタンスを作成し、そのareaとperimeterメソッドを呼び出して、長方形の面積と周囲を計算します。

抽象クラスを使用する利点

抽象クラスをPythonプログラミングで使用することにはいくつかの利点があります。

以下はPythonで抽象クラスを使用するいくつかの利点です。

• 一貫性の確保
  抽象クラスを使用することで、関連するクラスの一定のインターフェースを強制できます。これにより、サブクラスが全て同じメソッドを実装し、同じ属性を持つことが保証され、コードをより信頼性の高いものにし、メンテナンスを容易にすることができます。

• コードの再利用を促進
  共通の機能を持つ抽象クラスを定義することで、異なるプロジェクトでコードを再利用し、重複を減らすことができます。抽象クラスから継承した具象クラスは、抽象クラスによって提供される機能を再利用しながら、独自のユニークな機能を実装することができます。

• コードの可読性の向上
  抽象クラスは、コードを整理する明確な構造を提供し、異なるクラスがどのように関連しているかを理解しやすくすることができます。抽象クラスを使用することで、コードをよりモジュラーにし、読みやすく理解しやすくすることができます。

• テストの簡素化
  抽象クラスを使用することで、具象クラスをテストするためのモック実装を作成できるため、コードをテストしやすくなります。これにより、コードの問題をより迅速かつ効率的に特定

参考

https://docs.python.org/3/library/abc.html
https://www.geeksforgeeks.org/abstract-classes-in-python/