Python學習（七）面向對象 ——繼承和多態

Python 類的繼承和多態

 

　　Python 類的繼承

　　　　在OOP（Object Oriented Programming）程序設計中，當我們定義一個class的時候，可以從某個現有的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sex是male時，print man；當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造函數，就需要提供父類Person要求的兩個屬性變量 name 及 sex：

　　　　在繼承關系中，如果一個實例的數據類型是某個子類，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，就好比從爺爺到爸爸、再到兒子這樣的關系。而任何類，最終都可以追溯到根類object，這些繼承關系看上去就像一顆倒着的樹。比如如下的繼承樹： 

　　　　

 

　　isinstance()   及  issubclass()

　　　　Python 與其他語言不同點在於，當我們定義一個 class 的時候，我們實際上就定義了一種數據類型。我們定義的數據類型和Python自帶的數據類型，比如str、list、dict沒什么兩樣。

　　　　Python 有兩個判斷繼承的函數：isinstance() 用於檢查實例類型；issubclass() 用於檢查類繼承。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

 　　　　在說明多態是什么之前，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，會調用子類的 print_title()

　　　　這樣，我們就獲得了繼承的另一個好處：多態。 

　　　　多態的好處就是，當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。這就是多態的意思。調用方只管調用，不管細節，而當我們新增一種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：

•     對擴展開放（Open for extension）：允許子類重寫方法函數
•     對修改封閉（Closed for modification）：不重寫，直接繼承父類方法函數

　

　　子類重寫構造函數

 　　　　子類可以沒有構造函數，表示同父類構造一致；子類也可重寫構造函數；現在，我們需要在子類 Child 中新增兩個屬性變量：mother 和 father，我們可以構造如下（建議子類調用父類的構造方法，參見后續代碼）：

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)    

 

 　　　　若父類構造函數包含很多屬性，子類僅需新增1、2個，會有不少冗余的代碼，這邊，子類可對父類的構造方法進行調用，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)        # 子類對父類的構造方法的調用
        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

　　　　多重繼承的概念應該比較好理解，比如現在需要新建一個類 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()                # 優先使用上層類的方法