Python强制子类重写父类的两种方法实现

在Python中，可以通过几种方式强制子类重写父类的方法。这通常用于确保子类具有特定行为，即使父类提供了一个默认的实现。以下是两种常见的方法来实现这一点：

1. 使用抽象基类和抽象方法

Python的abc模块提供了创建抽象基类（Abstract Base Classes, ABCs）的工具，这可以让你定义一些必须被子类重写的方法。在ABC中，你可以使用@abstractmethod装饰器来声明一个抽象方法。任何继承自ABC的非抽象子类都必须实现这些抽象方法，否则在实例化子类时会抛出TypeError。

from abc import ABC, abstractmethod

class MyAbstractClass(ABC):
    
    @abstractmethod
    def my_abstract_method(self):
        pass

class MyConcreteClass(MyAbstractClass):
    
    def my_abstract_method(self):
        print("Concrete implementation of my_abstract_method")

# 尝试实例化抽象类会引发错误
# my_abstract_instance = MyAbstractClass()  # TypeError: Can't instantiate abstract class with abstract methods

# 正确实现了抽象方法的子类可以被实例化
my_concrete_instance = MyConcreteClass()
my_concrete_instance.my_abstract_method()  # 输出: Concrete implementation of my_abstract_method

在这个例子中，MyAbstractClass 是一个抽象基类，它定义了一个抽象方法 my_abstract_method。MyConcreteClass 是一个具体的子类，它提供了 my_abstract_method 的实现。尝试直接实例化抽象基类会引发错误，而实例化实现了所有抽象方法的子类则不会。

2. 使用__slots__属性限制子类扩展

另一种方法是在父类中使用__slots__属性来限制子类的属性和方法。__slots__定义了实例可以拥有的属性列表。通过在父类中定义一个方法并将其添加到__slots__中，你可以防止子类添加同名的属性或方法，从而强制子类重写该方法。

class MyBaseClass:
    __slots__ = ['my_method']
    
    def my_method(self):
        print("Base class implementation of my_method")

class MyDerivedClass(MyBaseClass):
    my_method = None  # 这会引发错误，因为my_method已经在__slots__中定义

# 尝试实例化MyDerivedClass会引发错误
# my_derived_instance = MyDerivedClass()  # TypeError: MyDerivedClass has no attribute 'my_method'

在这个例子中，MyBaseClass 定义了一个名为 my_method 的方法，并将其添加到 __slots__ 属性中。这意味着任何继承自 MyBaseClass 的子类都不能添加名为 my_method 的属性或方法，除非它提供了一个同名的方法实现。

请注意，使用 __slots__ 可以提高内存效率，因为它限制了实例的属性存储方式。但是，它也限制了子类的灵活性，因为子类不能动态添加新的属性。

这两种方法都可以有效地强制子类重写父类的方法，但它们的使用场景和目的有所不同。使用抽象基类和抽象方法是一种更正式和灵活的方式，适用于需要明确定义接口和行为的情况。而使用 __slots__ 属性则是一种更简单直接的方式，适用于你想要限制子类属性和方法的情况。