继承和多态
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)。
编写一个名为 Animal 的class,有一个 run() 方法可以直接打印:
>>> class Animal(object): def run(self): print('Animal is running...')
当我们需要编写Dog和Cat类时,就可以直接从Animal类继承:
>>> class Dog(Animal): pass >>> class Cat(Animal): pass
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。
集成有什么好处?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:
>>> dog = Dog() >>> dog.run() Animal is running... >>> cat = Cat() >>> cat.run() Animal is running...
也可以对子类增加一些方法,比如Dog类:
>>> class Dog(Animal): def run(self): print('Dog is running...') def eat(self): print('Eating meat...')
继承的第二个好处需要我们对代码做一点改进,对于Dog和Cat,调用run() 的时候,显示的都是 Animal is running... ,符合逻辑的做法分别显示 Dog is running...
和Cat is running...
,因此,对Dog
和Cat
类改进如下:
>>> class Dog(Animal): def run(self): print('Dog is running...') >>> class Cat(Animal): def run(self): print('Cat is running...') >>> dog=Dog() >>> dog.run() Dog is running... >>> cat=Cat() >>> cat.run() Cat is running...
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(),再代码运行的时候,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:
>>> isinstance(a,list) True >>> isinstance(b,Animal) True >>> isinstance(c,Dog) True #再看一个: >>> isinstance(c,Animal) True #看来c不仅仅是Dog,c还是Animal!
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!
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:
>>> b = Animal() >>> isinstance(b,Dog) False
Dog
可以看成Animal
,但Animal
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Animal
类型的变量:
def run_twice(animal): animal.run() animal.run() >>> run_twice(Animal()) Animal is running... Animal is running... >>> run_twice(Dog()) Dog is running... Dog is running... >>> run_twice(Cat()) Cat is running... Cat is running...
看上去没啥意思,但是仔细想想,现在,如果我们再定义一个Tortoise
类型,也从Animal
派生:
class Tortoise(Animal): def run(self): print('Tortoise is running slowly...') #当我们调用run_twice()时,传入Tortoise的实例: >>> run_twice(Tortoise()) Tortoise is running slowly... Tortoise is running slowly...
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。