Python物件導向編程-02

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2018/6/26 星期二 11:15:57

繼承和多態

• 繼承就是一個類可以獲得另外一個類中的成員屬性和成員方法
  • 作用： 減少代碼，增加代碼的複用功能， 同時可以設定類與類直接的關係
• 繼承與被繼承的概念：
  • 被繼承的類叫父類，也叫基類，也叫超類
  • 用於繼承的類，叫子類，也叫衍生類別
  • 繼承與被繼承一定存在一個 is-a 關係

• 繼承的文法：

      class Animal(object):        def run(self):        print("Animal is runnung...")    # Animal 繼承於object,第一個類都繼承於object，不管你寫不寫`object`    class Dog(Animal):        pass    # Dog繼承於Animal    class Cat(Animal):        pass    # Cat繼承於Animal

• 對於Dog來說，Animal就是它的父類，對於Animal來說，Dog就是它的子類

• 繼承的好處就在於子類獲得了父類的全部功能。Dog也有了Animal的Run() 方法

  >>> dog = Dog()# 子類一旦繼承父類，則可以使用父類中除私人成員外的所有內容>>> dog.runAnimal is runnung...

• 我們對上面代碼再次進行改進，給Dog和Cat添加一些方法

      class Dog(Animal):        def run(self):            print(‘Dog is running...‘)    class Cat(Animal):        def run(self):            print(‘Cat is running...‘)

• 運行：

      >>> dog = Dog()    >>> cat = Cat()    >>> dog.run()    >>> cat.run()    Dog is running...    Cat is running...

• 我們可以看到這裡，子類和父類都存在run方法時，子類的run()覆蓋了父類的run().在代碼啟動並執行時候總會調用子類的run().這樣我們就獲得了繼承的另外一個好處，多態。

  多態

• 要理解什麼是多態，我們首先要對資料類型再作一點說明。當我們定義一個class的時候，我們實際上就定義了一種資料類型。我們定義的資料類型和Python內建的資料類型，比如str、list、dict沒什麼兩樣：

      a = list() # a是list類型    b = Animal() # b是Animal類型    c = Dog() # c是Dog類型

• 判斷一個變數是否是某個類型可以用isinstance()判斷：

       >>> isinstance(a, list)     True     >>> isinstance(b, Animal)     True     >>> isinstance(c, Dog)     True

• 看來a，b，c都對於著list、Animal、Dog這三種類型

• 但是：

      >>> isinstance(c,Animal)    True

• 看來c不僅僅是Dog，c還是Animal！
  不過仔細想想，這是有道理的，因為Dog是從Animal繼承下來的，當我們建立了一個Dog的執行個體c時，我們認為c的資料類型是Dog沒錯，但c同時也是Animal也沒錯，Dog本來就是Animal的一種！

• 所以，在繼承關係中，如果一個執行個體的資料類型是某個子類，那它的資料類型也可以被看做是父類。但是，反過來就不行：

      >>> b = Animal()    >>> isinstance(b, Dog)    False

• 要理解多態的好處，我們編寫一個函數

      def run_twice(animal):        animal.run()        animal.run()

• 當我們傳入Animal的執行個體時，run_twice()就列印出：

      >>> def run_twice(Animal()):    Animal is running..    Animal is running..

• 當我們傳入Dog的執行個體時，run_twice()就列印出：

      >>> def run_twice(Dog()):    Dog is running..    Dog is running..

• 當我們傳入Cat的執行個體時，run_twice()就列印出:

      >>> def run_twice(Cat()):    Cat is running..    Cat is running..

• 如果我們再定義一個Tortoise類型，也從Animal派生：

      class Tortoise(Animal):        def run(self):            print(‘Tortoise is running slowly...‘)  

• 當我們調用run_twice()時，傳入Tortoise的執行個體：

      >>> run_twice(Tortoise())    Tortoise is running slowly...    Tortoise is running slowly...

• 對於一個變數，我們只需要知道它是Animal類型，無需確切地知道它的子類型，就可以放心地調用run()方法，而具體調用的run()方法是作用在Animal、Dog、Cat還是Tortoise對象上，由運行時該對象的確切類型決定，這就是多態真正的威力：調用方只管調用，不管細節，而當我們新增一種Animal的子類時，只要確保run()方法編寫正確，不用管原來的代碼是如何調用的。這就是著名的“開閉”原則：

  • 對擴充開放：允許新增Animal子類；
  • 對修改封閉：不需要修改依賴Animal類型的run_twice()等函數。

添加：

• super()

• 子類如果想擴充父類的方法，可以在定義新方法的同時訪問父類成員來進行代碼重用，可以使用 [父類名.父類成員] 的格式來調用父類成員，也可以使用super().父類成員的格式來調用。

      class Animal(object):        def run(self):        print("Animal is runnung...")    class Dog(Animal):        def run(self):            print(‘Dog is running...‘)    class Cat(Animal):        def run(self):            super().run()            print(‘Cat is running...‘)

• 繼承變數函數的尋找順序問題
  • 優先尋找自己的變數
  • 沒有則尋找父類
  • 建構函式如果本類中沒有定義，則自動尋找調用父類建構函式
  • 如果本類有定義，則不在繼續向上尋找
• 建構函式
  • 是一類特殊的函數，在類進行執行個體化之前進行調用
  • 如果定義了建構函式，則執行個體化時使用建構函式，不尋找父類建構函式
  • 如果沒定義，則自動尋找父類建構函式
  • 如果子類沒定義，父類的建構函式帶參數，則構造對象時的參數應該按父類參數構造

多繼承於重繼承

• 繼承物件導向編程的一個重要方式，通過繼承，子類就可以擴充父類的功能
• 如果我們把我們能想到的動物進行分類
  • Dog - 狗狗；
  • Bat - 蝙蝠；
  • Parrot - 鸚鵡；
  • Ostrich - 鴕鳥
• 我們能飛的，能跑的，能遊的，哺乳動物等分類，就太麻煩了，類的數量會指數級增長

• 我們正確的做法是採用多重繼承，首先主要層次任然安裝哺乳動物，和鳥類分：

  class Animal(object):    pass# 大類:class Mammal(Animal):    passclass Bird(Animal):    pass# 各種動物:class Dog(Mammal):    passclass Bat(Mammal):    passclass Parrot(Bird):    passclass Ostrich(Bird):    pass

• 然後，我們在給動物加上Runnable和Flyable的功能，只需要先定義好Runnable和Flyable的類：

  class Runnable(object):    def run(self):        print(‘Running...‘)class Flyable(object):    def fly(self):        print(‘Flying...‘)

  -對於需要Runnable功能的動物，就多繼承一個Runnable，例如Dog：

  class Dog(Mammal, Runnable):    pass

• 對於需要Flyable功能的動物，就多繼承一個Flyable，例如Bat：

  class Bat(Mammal, Flyable):    pass

  通過多重繼承，一個子類就可以同時獲得多個父類的所有功能。

• Mixin
• Mixin設計模式
  • 主要採用多繼承方式對類的功能進行擴充
  • Mixin概念
  • MRO and Mixin
  • Mixin模式
  • Mixin MRO
  • MRO
• 我們使用多繼承文法來實現Minxin
• 使用Mixin實現多繼承的時候非常小心
  • 首先他必須表示某一單一功能，而不是某個物品
  • 職責必須單一，如果由多個功能，則寫多個Mixin
  • Mixin不能依賴於子類的實現
  • 子類及時沒有繼承這個Mixin類， 也能照樣工作，只是缺少了某個功能
• 優點
  • 使用Mixin可以在不對類進行任何修改的情況下，擴充功能
  • 可以方便的組織和維護不同功能組件的劃分
  • 可以根據需要任意調整功能類的組合
  • 可以避免建立很多新的類，導致類的繼承混亂

Python物件導向編程-02