python学习之路（25）

继承和多态

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在OOP程序设计中，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：

>>> class Zhong(object):
    def run(self):
        print('I am iron man')

当我们需要编写Dog和Cat类时，就可以直接从Zhong类继承：

>>> class Dog(Zhong):
    pass

>>> class Cat(Zhong):
    pass

对于Dog来说，Zhong就是它的父类，对于Animal来说，Dog就是它的子类。Cat和Dog类似。

继承有什么好处？最大的好处是子类获得了父类的全部功能。由于Zhong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：

>>> xss = Dog()
>>> xss.run
<bound method Zhong.run of <__main__.Dog object at 0x051BEE30>>
>>> xss.run()
I am iron man

当然，也可以对子类增加一些方法，比如Dog类：

>>> class Dog(Zhong):
    def eatme(slef):
        print('eatme OK?')

继承的第二个好处需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，显示的都是Animal is running...，符合逻辑的做法是分别显示Dog is running...和Cat is running...，因此，对Dog和Cat类改进如下：

>>> class Dog(Zhong):
    def run(self):
        print('i')

>>> class Cat(Zhong):
    def run(self):
        print('i')

>>> xss.run
<bound method Zhong.run of <__main__.Dog object at 0x051BEE30>>
>>> xss.run()
I am iron man
>>> XSS =Dog()
>>> XSS.run
<bound method Dog.run of <__main__.Dog object at 0x05916470>>
>>> XSS.run()
i
>>> CRSF = Cat()
>>> CRSF.run
<bound method Cat.run of <__main__.Cat object at 0x05916330>>
>>> CRSF.rum()
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#34>", line 1, in <module>
    CRSF.rum()
AttributeError: 'Cat' object has no attribute 'rum'
>>> CRSF.run()
i

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，我们就获得了继承的另一个好处：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，我们实际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：

>>> a =list()
>>> b= Zhong()
>>> c =Dog()

判断一个变量是否是某个类型可以用isinstance()判断：

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

看来a、b、c确实对应着list、Zhong、Dog这3种类型。

但是等等，试试：

>>> isinstance(c,Zhong)
True

看来c不仅仅是Dog，c还是Zhong！

不过仔细想想，这是有道理的，因为Dog是从Zhong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Zhong的一种！

所以，在继承关系中，如果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，反过来就不行：

>>> isinstance(b,Zhong)
True
>>> isinstance(b,Dog)
False

Dog可以看成Zhong，但Zhong不可以看成Dog。

要理解多态的好处，我们还需要再编写一个函数，这个函数接受一个Zhong类型的变量：

>>> def run_twice(Zhong):
    Zhong.run()
    Zhong.run()

当我们传入Zhong的实例时，run_twice()就打印出：

run_twice(Zhong())
I am iron man
I am iron man

当我们传入Dog的实例时，run_twice()就打印出：

当我们传入Cat的实例时，run_twice()就打印出：

>>> def run_twice(Zhong):
	Zhong.run()
	Zhong.run()

>>> run_twice(Zhong())
I am iron man
I am iron man
>>> run_twice(Cat())
i
i
>>> run_twice(Dog())
i
i

看上去没啥意思，但是仔细想想，现在，如果我们再定义一个XRE类型，也从Z派生：

当我们调用run_twice()时，传入XRE的实例：

'
>>> class xre(Zhong):
    def run(self):
        print('dada')

>>> run_twice(xre())
dada
dada
>>> 

你会发现，新增一个Animal的子类，不必对run_twice()做任何修改，实际上，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，原因就在于多态。

多态的好处就是，当我们需要传入Dog、Cat、Tortoise……时，我们只需要接收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，传入的任意类型，只要是Animal类或者子类，就会自动调用实际类型的run()方法，这就是多态的意思：

对于一个变量，我们只需要知道它是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，而具体调用的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，不用管原来的代码是如何调用的。这就是著名的“开闭”原则：

对扩展开放：允许新增Animal子类；

对修改封闭：不需要修改依赖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，如果需要传入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，则不一定需要传入Animal类型。我们只需要保证传入的对象有一个run()方法就可以了：

 class XT(object):
    def run(self):
        print('LE')

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，许多对象，只要有read()方法，都被视为“file-like object“。许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

继承可以把父类的所有功能都直接拿过来，这样就不必重零做起，子类只需要新增自己特有的方法，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。