Python面向?qū)ο缶幊讨^承與多態(tài)詳解
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本文實例講述了Python面向?qū)ο缶幊讨^承與多態(tài)。分享給大家供大家參考，具體如下：
Python 類的繼承
在OOP（Object Oriented Programming）程序設(shè)計中，當(dāng)我們定義一個class的時候，可以從某個現(xiàn)有的class 繼承，新的class稱為子類（Subclass），而被繼承的class稱為基類、父類或超類（Base class、Super class）。
我們先來定義一個class Person，表示人，定義屬性變量 name 及 sex （姓名和性別）；
定義一個方法print_title()：當(dāng)sex是male時，print man；當(dāng)sex 是female時，print woman。參考如下代碼：
class Person(object):
def __init__(self,name,sex):
self.name = name
self.sex = sex
def print_title(self):
if self.sex == "male":
print("man")
elif self.sex == "female":
print("woman")
class Child(Person): # Child 繼承 Person
pass
May = Child("May","female")
Peter = Person("Peter","male")
print(May.name,May.sex,Peter.name,Peter.sex) # 子類繼承父類方法及屬性
May.print_title()
Peter.print_title()
而我們編寫 Child 類，完全可以繼承 Person 類（Child 就是 Person）；使用 class subclass_name(baseclass_name) 來表示繼承；
繼承有什么好處？最大的好處是子類獲得了父類的全部屬性及功能。如下 Child 類就可以直接使用父類的 print_title() 方法
實例化Child的時候，子類繼承了父類的構(gòu)造函數(shù)，就需要提供父類Person要求的兩個屬性變量 name 及 sex：
在繼承關(guān)系中，如果一個實例的數(shù)據(jù)類型是某個子類，那它也可以被看做是父類（May 既是 Child 又是 Person）。但是，反過來就不行（Peter 僅是 Person，而不是Child）。
繼承還可以一級一級地繼承下來，就好比從爺爺?shù)桨职?、再到兒子這樣的關(guān)系。而任何類，最終都可以追溯到根類object，這些繼承關(guān)系看上去就像一顆倒著的樹。比如如下的繼承樹：
isinstance() 及 issubclass()
Python 與其他語言不同點在于，當(dāng)我們定義一個 class 的時候，我們實際上就定義了一種數(shù)據(jù)類型。我們定義的數(shù)據(jù)類型和Python自帶的數(shù)據(jù)類型，比如str、list、dict沒什么兩樣。
Python 有兩個判斷繼承的函數(shù)：isinstance() 用于檢查實例類型；issubclass() 用于檢查類繼承。參見下方示例：
class Person(object):
pass
class Child(Person): # Child 繼承 Person
pass
May = Child()
Peter = Person()
print(isinstance(May,Child)) # True
print(isinstance(May,Person)) # True
print(isinstance(Peter,Child)) # False
print(isinstance(Peter,Person)) # True
print(issubclass(Child,Person)) # True
Python 類的多態(tài)
在說明多態(tài)是什么之前，我們在 Child 類中重寫 print_title() 方法：若為male，print boy；若為female，print girl
class Person(object):
def __init__(self,name,sex):
self.name = name
self.sex = sex
def print_title(self):
if self.sex == "male":
print("man")
elif self.sex == "female":
print("woman")
class Child(Person): # Child 繼承 Person
def print_title(self):
if self.sex == "male":
print("boy")
elif self.sex == "female":
print("girl")
May = Child("May","female")
Peter = Person("Peter","male")
print(May.name,May.sex,Peter.name,Peter.sex)
May.print_title()
Peter.print_title()
當(dāng)子類和父類都存在相同的 print_title()方法時，子類的 print_title() 覆蓋了父類的 print_title()，在代碼運行時，會調(diào)用子類的 print_title()
這樣，我們就獲得了繼承的另一個好處：多態(tài)。
多態(tài)的好處就是，當(dāng)我們需要傳入更多的子類，例如新增 Teenagers、Grownups 等時，我們只需要繼承 Person 類型就可以了，而print_title()方法既可以直不重寫（即使用Person的），也可以重寫一個特有的。這就是多態(tài)的意思。調(diào)用方只管調(diào)用，不管細(xì)節(jié)，而當(dāng)我們新增一種Person的子類時，只要確保新方法編寫正確，而不用管原來的代碼。這就是著名的“開閉”原則：
對擴(kuò)展開放（Open for extension）：允許子類重寫方法函數(shù)
對修改封閉（Closed for modification）：不重寫，直接繼承父類方法函數(shù)
子類重寫構(gòu)造函數(shù)
子類可以沒有構(gòu)造函數(shù)，表示同父類構(gòu)造一致；子類也可重寫構(gòu)造函數(shù)；現(xiàn)在，我們需要在子類 Child 中新增兩個屬性變量：mother 和 father，我們可以構(gòu)造如下（建議子類調(diào)用父類的構(gòu)造方法，參見后續(xù)代碼）：
class Person(object):
def __init__(self,name,sex):
self.name = name
self.sex = sex
class Child(Person): # Child 繼承 Person
def __init__(self,name,sex,mother,father):
self.name = name
self.sex = sex
self.mother = mother
self.father = father
May = Child("May","female","April","June")
print(May.name,May.sex,May.mother,May.father)
若父類構(gòu)造函數(shù)包含很多屬性，子類僅需新增1、2個，會有不少冗余的代碼，這邊，子類可對父類的構(gòu)造方法進(jìn)行調(diào)用，參考如下：
class Person(object):
def __init__(self,name,sex):
self.name = name
self.sex = sex
class Child(Person): # Child 繼承 Person
def __init__(self,name,sex,mother,father):
Person.__init__(self,name,sex) # 子類對父類的構(gòu)造方法的調(diào)用
self.mother = mother
self.father = father
May = Child("May","female","April","June")
print(May.name,May.sex,May.mother,May.father)
多重繼承
多重繼承的概念應(yīng)該比較好理解，比如現(xiàn)在需要新建一個類 baby 繼承 Child ， 可繼承父類及父類上層類的屬性及方法，優(yōu)先使用層類近的方法，代碼參考如下：
class Person(object):
def __init__(self,name,sex):
self.name = name
self.sex = sex
def print_title(self):
if self.sex == "male":
print("man")
elif self.sex == "female":
print("woman")
class Child(Person):
pass
class Baby(Child):
pass
May = Baby("May","female") # 繼承上上層父類的屬性
print(May.name,May.sex)
May.print_title() # 可使用上上層父類的方法
class Child(Person):
def print_title(self):
if self.sex == "male":
print("boy")
elif self.sex == "female":
print("girl")
class Baby(Child):
pass
May = Baby("May","female")
May.print_title() # 優(yōu)先使用上層類的方法
類(Class): 用來描述具有相同的屬性和方法的對象的集合。
類變量：類變量在整個實例化的對象中是公用的。類變量定義在類中且在函數(shù)體之外。類變量通常不作為實例變量使用。
類有一個名為 __init__() 的特殊方法（構(gòu)造方法），該方法在類實例化時會自動調(diào)用
self:self 代表的是類的實例，代表當(dāng)前對象的地址，而 self.class 則指向類。
類調(diào)用 Car.weight
實例化 car01=Car(5)
實例對象調(diào)用 car01.weght
我們在構(gòu)造類時，Python3默認(rèn)我們繼承了object這個基類，我個人理解object就是個空的類，可以不用管為何要在括號中寫上object，這是Python3的特性，在python2中如果你沒有寫object的話不會默認(rèn)繼承了object這個基類。
同樣的我們自己希望繼承的父類只需要把objetc改為我們自己定義的類名即可。子類中可以擁有父類中所有的公有屬性和方法，但是可以通過在變量名前加下劃線使其變?yōu)樗接?，這樣子類就不可以訪問父類中的成員了。
以下三個公交車類的父類均為客車類，我們可以寫一個funcs方法使得每次調(diào)用funcs方法時，傳入不同的對象以執(zhí)行不同的func方法，具體實現(xiàn)如下：
主函數(shù) ：
可以看到，我將小 汽車 實例化為帶有重量為5t的一個具體對象，將客車實例化為帶有重量為20t的一個具體對象，將三個公交車實例化為帶有重量為15t的一個具體對象.
如上圖所示，我每次在調(diào)用funcs方法時都傳入了一個實例化對象，funcs根據(jù)不同的對象執(zhí)行相應(yīng)的內(nèi)部方法。
9.5. 繼承
當(dāng)然，如果一種語言不支持繼承就，“類”就沒有什么意義。派生類的定義如下所示:
class DerivedClassName(BaseClassName):
命名 BaseClassName （示例中的基類名）必須與派生類定義在一個作用域內(nèi)。除了類，還可以用表達(dá)式，基類定義在另一個模塊中時這一點非常有用:
class DerivedClassName(modname.BaseClassName):
派生類定義的執(zhí)行過程和基類是一樣的。構(gòu)造派生類對象時，就記住了基類。這在解析屬性引用的時候尤其有用：如果在類中找不到請求調(diào)用的屬性，就搜索基類。如果基類是由別的類派生而來，這個規(guī)則會遞歸的應(yīng)用上去。
派生類的實例化沒有什么特殊之處： DerivedClassName() （示列中的派生類）創(chuàng)建一個新的類實例。方法引用按如下規(guī)則解析：搜索對應(yīng)的類屬性，必要時沿基類鏈逐級搜索，如果找到了函數(shù)對象這個方法引用就是合法的。
派生類可能會覆蓋其基類的方法。因為方法調(diào)用同一個對象中的其它方法時沒有特權(quán)，基類的方法調(diào)用同一個基類的方法時，可能實際上最終調(diào)用了派生類中的覆蓋方法。（對于 C++ 程序員來說，Python 中的所有方法本質(zhì)上都是 虛 方法。）
派生類中的覆蓋方法可能是想要擴(kuò)充而不是簡單的替代基類中的重名方法。有一個簡單的方法可以直接調(diào)用基類方法，只要調(diào)用： BaseClassName.methodname(self, arguments)。有時這對于客戶也很有用。（要注意只有 BaseClassName 在同一全局作用域定義或?qū)霑r才能這樣用。）
Python 有兩個用于繼承的函數(shù)：
函數(shù) isinstance() 用于檢查實例類型： isinstance(obj, int) 只有在 obj.__class__ 是 int 或其它從 int 繼承的類型
函數(shù) issubclass() 用于檢查類繼承： issubclass(bool, int) 為 True，因為 bool 是 int 的子類。
然而， issubclass(float, int) 為 False，因為 float 不是 int 的子類。
@[toc]
全局只有一個實例
font color=#03a3e3 該實現(xiàn)方式在多線程場景下不安全
繼承其他類的類稱為派生類(derived class)
被其他類繼承的類稱為這些類的基類(base
class)
需要注意圓括號中基類的順序：font color=#03a3e3 從左到右搜索 font
多繼承會導(dǎo)致菱形 diamond關(guān)系：有至少一個基類可以從子類經(jīng)由多個繼承路徑到達(dá)
基類方法可能被多次調(diào)用
防止重復(fù)訪問，每個基類只調(diào)用一次
通過子類實例對象課調(diào)用父類已被覆蓋
慎用多繼承（二義性）
– 對已有的運算符重新進(jìn)行定義，賦予其另一種功能，以適應(yīng)不同的數(shù)據(jù)類型
– 運算符重載不能改變其本來寓意
– 運算符重載只是一種 “語法上的方便” （sugar)
– 是一種函數(shù)調(diào)用的方式
首先來看一個函數(shù)間的調(diào)用
類方法：
執(zhí)行結(jié)果：
metaclass能有什么用處，先來個感性的認(rèn)識：
1.1 在wiki上面，metaclass是這樣定義的：In object-oriented programming,
a metaclass is a class whose instances are classes.
Just as an ordinary class defines the behavior of certain objects,
a metaclass defines the behavior of certain classes and their instances.
也就是說metaclass的實例化結(jié)果是類，而class實例化的結(jié)果是instance。我是這么理解的：
metaclass是類似創(chuàng)建類的模板，所有的類都是通過他來create的(調(diào)用 new )，這使得你可以自由的控制
創(chuàng)建類的那個過程，實現(xiàn)你所需要的功能。
當(dāng)然你也可以用函數(shù)的方式（下文會講）
4.1 用類的形式
4.1.1 類繼承于type, 例如： class Meta(type):pass
4.1.2 將需要使用metaclass來構(gòu)建class的類的 metaclass 屬性（不需要顯示聲明，直接有的了）賦值為Meta（繼承于type的類）
4.2 用函數(shù)的形式
4.2.1 構(gòu)建一個函數(shù)，例如叫metaclass_new, 需要3個參數(shù)：name, bases, attrs，
name: 類的名字
bases: 基類，通常是tuple類型
attrs: dict類型，就是類的屬性或者函數(shù)
4.2.2 將需要使用metaclass來構(gòu)建class的類的 metaclass 屬性（不需要顯示聲明，直接有的了）賦值為函數(shù)metaclas_new
5.1 basic
metaclass的原理其實是這樣的：當(dāng)定義好類之后，創(chuàng)建類的時候其實是調(diào)用了type的 new 方法為這個類分配內(nèi)存空間，創(chuàng)建
好了之后再調(diào)用type的 init 方法初始化（做一些賦值等）。所以metaclass的所有magic其實就在于這個 new 方法里面了。
說說這個方法： new (cls, name, bases, attrs)
cls: 將要創(chuàng)建的類，類似與self，但是self指向的是instance，而這里cls指向的是class
name: 類的名字，也就是我們通常用類名. name 獲取的。
bases: 基類
attrs: 屬性的dict。dict的內(nèi)容可以是變量(類屬性），也可以是函數(shù)（類方法）。
所以在創(chuàng)建類的過程，我們可以在這個函數(shù)里面修改name，bases，attrs的值來自由的達(dá)到我們的功能。這里常用的配合方法是
getattr和setattr（just an advice)
下面實現(xiàn)python中在一個類中調(diào)用另一個類的函數(shù)方法
或者下面來一個號理解的例子
執(zhí)行結(jié)果：
先來介紹內(nèi)部類與外部類是什么？
看源碼解析：
內(nèi)部類調(diào)用外部類的類屬性和類方法
參考文獻(xiàn)1
參考文獻(xiàn)2
參考文獻(xiàn)3
目錄
python中的super，名為超類，可以簡單的理解為執(zhí)行父類的__init__函數(shù)。由于在python中不論是一對一的繼承，還是一子類繼承多個父類，都會涉及到執(zhí)行的先后順序的問題。那么本文就著重看下super的具體作用。
通過設(shè)計這樣一個案例，我們可以明確super的前后邏輯關(guān)系：先定義一個父類 initial ，在這個父類中有參數(shù)值 param 和函數(shù) func ，然后用子類 new 來繼承父類 initial 。繼承之后，在子類的 __init__ 函數(shù)中 super 執(zhí)行的前后去打印參數(shù)值 param 和函數(shù) func 的返回值，相關(guān)代碼如下所示：
代碼的執(zhí)行結(jié)果如下所示：
首先我們注意到，父類 initial 中的 __init__ 函數(shù)內(nèi)的打印語句，是在super之后才輸出的，這說明了， super 函數(shù)是在執(zhí)行父類的初始化操作。那么如果沒有執(zhí)行 super ， new 子類對 initial 父類的繼承體現(xiàn)在哪里呢？答案就是父類的成員函數(shù)，比如這樣的一個案例：
其實就是刪掉了子類中重載的成員函數(shù)，那么得到的結(jié)果如下：
可以發(fā)現(xiàn)在執(zhí)行super之前就可以打印父類的 func 函數(shù)的函數(shù)值。所以python中繼承的邏輯是這樣的：
initial.func() new.__init__() new.func()/new.param super() initial.__init__()/initial.param new.__init__()/new.paraminitial.func() new.__init__() new.func()/new.param super() initial.__init__()/initial.param new.__init__()/new.param
也正是因為只有執(zhí)行了 super 才能初始化父類中的成員變量，因此如果在super之前是無法訪問父類的成員變量的。
本文通過一個python的實際案例的設(shè)計，來講解python面向?qū)ο蟮募夹g(shù)——類的繼承中必用的super函數(shù)的邏輯。其實我們可以把python中類的繼承理解成這樣的一個過程：當(dāng)我們在括號中明確了父類時，其實已經(jīng)引用了父類的成員函數(shù)，但是并沒有執(zhí)行父類的初始化函數(shù)。在執(zhí)行子類的初始化函數(shù)的同時，會檢查是否重載了父類的成員函數(shù)，如果重載則會直接覆蓋。而只有在執(zhí)行了super之后，才相當(dāng)于執(zhí)行了父類的初始化函數(shù)，此時才可以訪問父類的成員變量。
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作者ID：DechinPhy
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