Python 面向对象编程-继承与多态

目次
继承与多态
静态语言 vs 动态语言
小结

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继承与多态

在OOP步伐计划中，当我们定义一个class的时候，可以从某个现有的class继承，新的class称为子类（Subclass），而被继承的class称为基类、父类或超类（Base class、Super class）。
比如，我们已经编写了一个名为Animal的class，有一个run()方法可以直接打印：

1. class Animal(object):
2.     def run(self):
3.         print('Animal is running...')

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当我们必要编写Dog和Cat类时，就可以直接从Animal类继承： 

1. class Dog(Animal):
2.     pass
4. class Cat(Animal):
5.     pass

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对于Dog来说，Animal就是它的父类，对于Animal来说，Dog就是它的子类。Cat和Dog类似。
继承有什么长处？最大的长处是子类得到了父类的全部功能。由于Animal实现了run()方法，因此，Dog和Cat作为它的子类，什么事也没干，就自动拥有了run()方法：

1. dog = Dog()
2. dog.run()
4. cat = Cat()
5. cat.run()

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运行效果如下： 

1. Animal is running...
2. Animal is running...

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固然，也可以对子类增加一些方法，比如Dog类： 

1. class Dog(Animal):
2.     def run(self):
3.         print('Dog is running...')
5.     def eat(self):
6.         print('Eating meat...')

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继承的第二个长处必要我们对代码做一点改进。你看到了，无论是Dog还是Cat，它们run()的时候，表现的都是Animal is running...，符合逻辑的做法是分别表现Dog is running...和Cat is running...，因此，对Dog和Cat类改进如下： 

1. class Dog(Animal):
2.     def run(self):
3.         print('Dog is running...')
5. class Cat(Animal):
6.     def run(self):
7.         print('Cat is running...')

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再次运行，效果如下： 

1. Dog is running...
2. Cat is running...

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当子类和父类都存在相同的run()方法时，我们说，子类的run()覆盖了父类的run()，在代码运行的时候，总是会调用子类的run()。这样，我们就得到了继承的另一个长处：多态。
要理解什么是多态，我们首先要对数据类型再作一点说明。当我们定义一个class的时候，我们现实上就定义了一种数据类型。我们定义的数据类型和Python自带的数据类型，比如str、list、dict没什么两样：

1. a = list() # a是list类型
2. b = Animal() # b是Animal类型
3. c = Dog() # c是Dog类型

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判定一个变量是否是某个类型可以用isinstance()判定： 

1. >>> isinstance(a, list)
2. True
3. >>> isinstance(b, Animal)
4. True
5. >>> isinstance(c, Dog)
6. True

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看来a、b、c确实对应着list、Animal、Dog这3种类型。
但是等等，试试：

1. >>> isinstance(c, Animal)
2. True

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看来c不仅仅是Dog，c还是Animal！
不外细致想想，这是有道理的，因为Dog是从Animal继承下来的，当我们创建了一个Dog的实例c时，我们认为c的数据类型是Dog没错，但c同时也是Animal也没错，Dog本来就是Animal的一种！
以是，在继承关系中，假如一个实例的数据类型是某个子类，那它的数据类型也可以被看做是父类。但是，反过来就不可：

1. >>> b = Animal()
2. >>> isinstance(b, Dog)
3. False

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Dog可以当作Animal，但Animal不可以当作Dog。
要理解多态的长处，我们还必要再编写一个函数，这个函数接受一个Animal类型的变量：

1. def run_twice(animal):
2.     animal.run()
3.     animal.run()

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当我们传入Animal的实例时，run_twice()就打印出： 

1. >>> run_twice(Animal())Animal is running...
2. Animal is running...

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当我们传入Dog的实例时，run_twice()就打印出： 

1. >>> run_twice(Dog())
2. Dog is running...
3. Dog is running...

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当我们传入Cat的实例时，run_twice()就打印出： 

1. >>> run_twice(Cat())
2. Cat is running...
3. Cat is running...

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看上去没啥意思，但是细致想想，如今，假如我们再定义一个Tortoise类型，也从Animal派生： 

1. class Tortoise(Animal):
2.     def run(self):
3.         print('Tortoise is running slowly...')

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当我们调用run_twice()时，传入Tortoise的实例：

1. >>> run_twice(Tortoise())
2. Tortoise is running slowly...
3. Tortoise is running slowly...

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你会发现，新增一个Animal的子类，不必对run_twice()做任何修改，现实上，任何依赖Animal作为参数的函数或者方法都可以不加修改地正常运行，缘故起因就在于多态。
多态的长处就是，当我们必要传入Dog、Cat、Tortoise……时，我们只必要接收Animal类型就可以了，因为Dog、Cat、Tortoise……都是Animal类型，然后，按照Animal类型进行操作即可。由于Animal类型有run()方法，因此，传入的恣意类型，只要是Animal类或者子类，就会自动调用现实类型的run()方法，这就是多态的意思：
对于一个变量，我们只必要知道它是Animal类型，无需确切地知道它的子类型，就可以放心地调用run()方法，而详细调用的run()方法是作用在Animal、Dog、Cat还是Tortoise对象上，由运行时该对象的确切类型决定，这就是多态真正的威力：调用方只管调用，不管细节，而当我们新增一种Animal的子类时，只要确保run()方法编写正确，不消管原来的代码是如何调用的。这就是闻名的“开闭”原则：
对扩睁开放：允许新增Animal子类；
对修改封闭：不必要修改依赖Animal类型的run_twice()等函数。
继承还可以一级一级地继承下来，就好比从爷爷到爸爸、再到儿子这样的关系。而任何类，最终都可以追溯到根类object，这些继承关系看上去就像一颗倒着的树。比如如下的继承树：

 
静态语言 vs 动态语言

对于静态语言（例如Java）来说，假如必要传入Animal类型，则传入的对象必须是Animal类型或者它的子类，否则，将无法调用run()方法。
对于Python这样的动态语言来说，则不一定必要传入Animal类型。我们只必要保证传入的对象有一个run()方法就可以了：

1. class Timer(object):
2.     def run(self):
3.         print('Start...')

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这就是动态语言的“鸭子类型”，它并不要求严格的继承体系，一个对象只要“看起来像鸭子，走起路来像鸭子”，那它就可以被看做是鸭子。
Python的“file-like object“就是一种鸭子类型。对真正的文件对象，它有一个read()方法，返回其内容。但是，很多对象，只要有read()方法，都被视为“file-like object“。很多函数接收的参数就是“file-like object“，你不一定要传入真正的文件对象，完全可以传入任何实现了read()方法的对象。
小结

继承可以把父类的全部功能都直接拿过来，这样就不必重零做起，子类只必要新增本身特有的方法，也可以把父类不适合的方法覆盖重写。
动态语言的鸭子类型特点决定了继承不像静态语言那样是必须的。
 
 

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