Python面向对象中的继承、多态和封装

一、面向对象的三大特性

封装：把很多数据封装到⼀个对象中，把固定功能的代码封装到⼀个代码块，函数，对象，打包成模块。这都属于封装思想。
继承：⼦类可以⾃动拥有⽗类中除了私有属性外的其他所有内容。说⽩了，⼉⼦可以随便⽤爹的东⻄。
多态：同⼀个对象，多种形态。在Python中处处是多态，因为在Python中一个变量可以是多种形态。

二、封装

封装，顾名思义，就是将某些东西给封装起来，以后想要使用的时候再去调用。

所以，在使用面向对象的封装特性时需要：① 将内容封装到某处 ② 调用时从某处取出来

封装分为两部分：

广义上的封装：实例化一个对象,给对象空间封装一些属性。
狭义上的封装：私有制。私有成员：私有静态属性，私有方法，私有对象属性。

我们先看广义上的封装：

将内容封装到某处

class MyClass:

    def __init__(self, name, age):

        self.name = name

        self.age = age

# 在实例化对象时，会自动执行__init__方法，将对象空间传递给self这个位置参数

obj = MyClass("oldniu", 20)

# 将"oldniu" 和 20 分别封装到obj（self）的name和age属性中

从某处调用封装的内容

调用被封装的内容时，有两种方式：① 通过对象直接调用 ② 通过self间接调用

通过对象直接调用

class MyClass:

    def __init__(self, name, age):

        self.name = name

        self.age = age

obj = MyClass("oldniu", 20)

print(obj.name)     # 通过obj对象直接调用里面的name属性

print(obj.age)      # 通过obj对象直接调用里面的age属性

通过self间接调用

class MyClass:

    def __init__(self, name, age):

        self.name = name

        self.age = age

    def func(self):

        print(self.name)    # 使用self间接调用obj对象中的name属性

        print(self.age)     # 使用self间接调用obj对象中的age属性

obj = MyClass("oldniu", 20)

obj.func()  # 对象执行方法时Python会默认将obj传给参数self

综上所述，对于面向对象广义上的封装来说，其实就是使用初始化方法将内容封装到对象中，然后通过对象直接或者self间接获取被封装的内容。

我们再看狭义上的封装

私有静态属性

class MyClass:

    __gender = "男"  # 私有静态属性

    def __init__(self, name, age):

        self.name = name

        self.age = age

    def get_gender(self):

        return self.__gender    # 在类的内部可以访问私有静态属性

# print(MyClass.__gender)     # 类名不能直接访问私有静态属性

obj = MyClass("oldniu", 20)

# print(obj.__gneder)         # 对象不能访问私有静态属性

print(obj.get_gender())     # 男

对于私有静态字段来说，只能在本类中内部访问，类的外部，子类均不可访问。

tips：其实在类的外部可以通过使用_MyClass__gender访问私有静态属性，但是一般我们不会去使用。

私有方法

class MyClass:

    def __init__(self, name, age):

        self.name = name

        self.age = age

    def __func(self):

        print("666666")

    def func(self):

        self.__func()	类内部访问静态方法

obj = MyClass("dogfa", 20)

obj.func()

# 私有方法和私有静态字段一样，只能在本类中内部访问，类的外部和子类均不课访问。

三、继承

什么是继承？⼦类可以⾃动拥有⽗类中除了私有属性外的其他所有内容就是继承。

继承的优点
1. 提高代码的复用性
2. 提高代码的维护性
3. 使类与类之间发生关联
继承的分类
1. 单继承
2. 多继承

我们先来看单继承

类名，对象执行父类方法

# 定义一个Animal父类

class Animal:

    type_name = "动物类"

    def __init__(self, name):

        self.name = name

    def eat(self):

        print("吃吃吃...")

# 继承于Animal类

class Dog(Animal):

    pass

# 类名调用父类的属性和方法

print(Dog.type_name)

Dog.eat(111)

# 对象调用父类的属性和方法

dog = Dog("二哈") 	# 调用父类的__init__方法实例化对象

print(dog.name)

print(dog.type_name)

dog.eat()

print(dog.__dict__)

执行顺序
1. 实例化对象时必须执行__init__方法，类中没有，从父类找，父类没有，从object类中找。
2. 先要执行自己类中的eat方法，自己类没有才能执行父类中的方法。

同时执行类及父类方法

方法一：

如果想执行父类的func方法，这个方法并且子类中夜用，那么就在子类的方法中写上：

父类.func(对象,其他参数)

class Animal:

    type_name = "动物类"

    def __init__(self, name, age, gender):

        self.name = name

        self.age = age

        self.gender = gender

    def eat(self):

        print("吃吃吃...")

class Bird(Animal):

    def __init__(self, name, age, gender, wing):

        Animal.__init__(self, name, age, gender)    # 执行了父类的__init__方法进行初始化

        self.wing = wing    # 给对象封装wing属性

obj = Bird("鹦鹉", 3, "雌", "翅膀")

print(obj.__dict__)

# {'name': '鹦鹉', 'age': 3, 'gender': '雌', 'wing': '翅膀'}

方法二：

利用super，super().func(参数)

class Animal:

    type_name = "动物类"

    def __init__(self, name, age, gender):

        self.name = name

        self.age = age

        self.gender = gender

    def eat(self):

        print("吃吃吃...")

class Bird(Animal):

    def __init__(self, name, age, gender, wing):

        super().__init__(name, age, gender)    # 使用super会自动将self传给父类

        self.wing = wing    # 给对象封装wing属性

obj = Bird("鹦鹉", 3, "雌", "翅膀")

print(obj.__dict__)

# {'name': '鹦鹉', 'age': 3, 'gender': '雌', 'wing': '翅膀'}

再来看看多继承

在多继承中要补充一点，在这里要注意类的种类。类可以分为经典类和新式类。

新式类：继承object类的类称为新式类。在Python3中默认都是继承object类，所以默认所有类都是新式类。

经典类：不继承object类的类称为经典类。在Python2中默认使用经典类，当然也可以自己手动继承object类来达到变成经典类的目的。

经典类的多继承

在Python的继承体系中，我们可以把类与类继承关系化成⼀个树形结构的图。
```
class A:

    pass

class B(A):

    pass

class C(A):

    pass

class D(B, C):

    pass

class E:

    pass

class F(D, E):

    pass

class G(F, D):

    pass

class H:

    pass

class Foo(H, G):

    pass
```
对付这种mro画图就可以：

继承关系图已经有了，那如何进⾏查找呢? 记住⼀个原则，在经典类中采⽤的是深度优先遍历⽅案。什么是深度优先，就是⼀条路走到头，然后再回来，继续找下⼀个。

类的MRO: Foo-> H -> G -> F -> E -> D -> B -> A -> C

新式类的继承

mro序列

MRO是一个有序列表L，在类被创建时就计算出来。

通用计算公式为：
```
mro(Child(Base1，Base2)) = [ Child ] + merge( mro(Base1), mro(Base2), [ Base1, Base2] )

（其中Child继承自Base1, Base2）
```
如果继承至一个基类：class B(A)

这时B的mro序列为
```
mro( B ) = mro( B(A) )

= [B] + merge( mro(A) + [A] )

= [B] + merge( [A] + [A] )

= [B,A]
```
如果继承至多个基类：class B(A1, A2, A3 …)

这时B的mro序列
```
mro(B) = mro( B(A1, A2, A3 …) )

= [B] + merge( mro(A1), mro(A2), mro(A3) ..., [A1, A2, A3] )

= ...
```
计算结果为列表，列表中至少有一个元素即类自己，如上述示例[A1,A2,A3]。merge操作是C3算法的核心。
表头和表位

表头：

　　列表的第一个元素

表尾：

　　列表中表头以外的元素集合（可以为空）

示例

　　列表：[A, B, C]

　　表头是A，表尾是B和C

列表之间的+操作

+操作：

[A] + [B] = [A, B]

（以下的计算中默认省略）

---------------------

merge操作示例：

如计算merge( [E,O], [C,E,F,O], [C] )

有三个列表 ：  ①      ②          ③

1 merge不为空，取出第一个列表列表①的表头E，进行判断

   各个列表的表尾分别是[O], [E,F,O]，E在这些表尾的集合中，因而跳过当前当前列表

2 取出列表②的表头C，进行判断

   C不在各个列表的集合中，因而将C拿出到merge外，并从所有表头删除

   merge( [E,O], [C,E,F,O], [C]) = [C] + merge( [E,O], [E,F,O] )

3 进行下一次新的merge操作 ......

---------------------

计算mro(A)方式：

mro(A) = mro( A(B,C) )

原式= [A] + merge( mro(B),mro(C),[B,C] )

  mro(B) = mro( B(D,E) )

         = [B] + merge( mro(D), mro(E), [D,E] )  # 多继承

         = [B] + merge( [D,O] , [E,O] , [D,E] )  # 单继承mro(D(O))=[D,O]

         = [B,D] + merge( [O] , [E,O]  ,  [E] )  # 拿出并删除D

         = [B,D,E] + merge([O] ,  [O])

         = [B,D,E,O]

  mro(C) = mro( C(E,F) )

         = [C] + merge( mro(E), mro(F), [E,F] )

         = [C] + merge( [E,O] , [F,O] , [E,F] )

         = [C,E] + merge( [O] , [F,O]  ,  [F] )  # 跳过O，拿出并删除

         = [C,E,F] + merge([O] ,  [O])

         = [C,E,F,O]

原式= [A] + merge( [B,D,E,O], [C,E,F,O], [B,C])

    = [A,B] + merge( [D,E,O], [C,E,F,O],   [C])

    = [A,B,D] + merge( [E,O], [C,E,F,O],   [C])  # 跳过E

    = [A,B,D,C] + merge([E,O],  [E,F,O])

    = [A,B,D,C,E] + merge([O],    [F,O])  # 跳过O

    = [A,B,D,C,E,F] + merge([O],    [O])

    = [A,B,D,C,E,F,O]

---------------------

三、多态

多态：同一个对象，多种形态。

由于Python是弱类型语言，在定义变量和传参的时候可以是任意形态的值，所以Python默认支持多态。

鸭子类型：你看起来像鸭子，那就是鸭子。

对相同的功能设定了相同的名字，这样方便开发，这两个方法就可以互成为鸭子类型。比如list、tuple、str都有index()方法，这就是互称为鸭子类型。