程序不是年輕的專利，但是，它屬于年輕。

目錄

我們已經知道封裝，繼承和多態 是面向對象的三大特征，面向對象語言都會提供這些機制。

1，封裝

在這一節介紹類的私有屬性和方法的時候，我們已經講到過封裝。

封裝就是在設計一個類的時候，只允許使用者訪問他需要的方法，將復雜的，沒有必要讓使用者知道的方法隱藏起來。這樣，使用者只需關注他需要的東西，為其屏蔽了復雜性。

私有性就是實現封裝的一種手段，這樣，類的設計者就可以控制類中的哪些屬性和方法可以被使用者訪問到。一般，類中的屬性，和一些復雜的方法都不會暴露給使用者。

由于前邊的章節介紹過封裝，這里就不再舉例說明了。

2，繼承

通過繼承的機制，可使得子類輕松的擁有父類中的屬性和方法。繼承也是一種代碼復用的方式。

Python 支持類的繼承，繼承的類叫做子類或者派生類，被繼承的類叫做父類或基類。

繼承的語法如下：

class 子類名(父類名):

pass

在子類名后邊的括號中，寫入要繼承的父類。

object 類

在Python 的繼承體系中，object 是最頂層類，它是所有類的父類。在定義一個類時，如果沒有繼承任何類，會默認繼承object 類。如下兩種定義方式是等價的：

# 沒有顯示繼承任何類，默認繼承 object

class A1:

pass

# 顯示繼承 object

class A2(object):

pass

每個類中都有一個mro 方法，該方法可以打印類的繼承關系(順序)。我們來查看A1 和 A2 的繼承關系：

>>> A1.mro()

[, ]

>>>

>>> A2.mro()

[, ]

可見這兩個類都繼承了 object 類。

繼承中的__init__ 方法

當一個子類繼承一個父類時，如果子類中沒有定義__init__，在創建子類的對象時，會調用父類的__init__ 方法，如下：

#! /usr/bin/env python3

class A(object):

def __init__(self):

print('A.__init__')

class B(A):

pass

以上代碼中，B 繼承了A，A 中有__init__ 方法，B 中沒有__init__ 方法，創建類B 的對象b：

>>> b = B()

A.__init__

可見A 中的__init__ 被執行了。

方法覆蓋

如果類B 中也定義了__init__ 方法，那么，就只會執行B 中的__init__ 方法，而不會執行A 中的__init__ 方法：

#! /usr/bin/env python3

class A(object):

def __init__(self):

print('A.__init__')

class B(A):

def __init__(self):

print('B.__init__')

此時創建B 的對象b：

>>> b = B()

B.__init__

可見，此時只執行了B 中的__init__ 方法。這其實是方法覆蓋的原因，因為子類中的__init__ 與父類中的__init__ 的參數列表一樣，此時，子類中的方法覆蓋了父類中的方法，所以創建對象b 時，只會執行B 中的__init__ 方法。

當發生繼承關系(即一個子類繼承一個父類)時，如果子類中的一個方法與父類中的一個方法一模一樣(即方法名相同，參數列表也相同)，這種情況就是方法覆蓋(子類中的方法會覆蓋父類中的方法)。

方法重載

當方法名與參數列表都一樣時會發生方法覆蓋；當方法名一樣，參數列表不一樣時，會發生方法重載。

在單個類中，代碼如下：

#! /usr/bin/env python3

class A(object):

def __init__(self):

print('A.__init__')

def test(self):

print('test...')

def test(self, i):

print('test... i:%s' % i)

類A 中的兩個test 方法，方法名相同，參數列表不同。

其實這種情況在Java 和 C++ 是允許的，就是方法重載。而在Python 中，雖然在類中這樣寫不會報錯，但實際上，下面的test(self, i) 已經把上面的test(self) 給覆蓋掉了。創建出來的對象只能調用test(self, i)，而test(self) 是不存在的。

示例：

>>> a = A() # 創建 A 的對象 a

A.__init__

>>>

>>> a.test(123) # 可以調用 test(self, i) 方法

test... i:123

>>>

>>> a.test() # 調用 test(self) 發生異常

Traceback (most recent call last):

File "", line 1, in

TypeError: test() missing 1 required positional argument: 'i'

在繼承關系中，代碼如下：

#! /usr/bin/env python3

class A(object):

def __init__(self):

print('A.__init__')

def test(self):

print('test...')

class B(A):

def __init__(self):

print('B.__init__')

def test(self, i):

print('test... i:%s' % i)

上面代碼中B 繼承了A，B 和 A 中都有一個名為test 的方法，但是參數列表不同。

這種情況跟在單個類中的情況是一樣的，在類B 中，test(self, i) 會覆蓋A 中的test(self)，類B 的對象只能調用test(self, i)，而不能調用test(self)。

示例：

>>> b = B() # 創建 B 的對象

B.__init__

>>>

>>> b.test(123) # 可以調用 test(self, i) 方法

test... i:123

>>>

>>> b.test() # 調用 test(self) 方法，出現異常

Traceback (most recent call last):

File "", line 1, in

TypeError: test() missing 1 required positional argument: 'i'

super() 方法

super() 方法用于調用父類中的方法。

示例代碼：

#! /usr/bin/env python3

class A(object):

def __init__(self):

print('A.__init__')

def test(self):

print('class_A test...')

class B(A):

def __init__(self):

print('B.__init__')

super().__init__() # 調用父類中的構造方法

def test(self, i):

print('class_B test... i:%s' % i)

super().test() # 調用父類中的 test 方法

演示：

>>> b = B() # 創建 B 的對象

B.__init__ # 調用 B 的構造方法

A.__init__ # 調用 A 的構造方法

>>>

>>> b.test(123) # 調用 B 中的 test 方法

class_B test... i:123

class_A test... # 執行 A 中的 test 方法

is-a 關系

一個子類的對象，同時也是一個父類的對象，這叫做is-a 關系。但是一個父類的對象，不一定是一個子類的對象。

這很好理解，就像，貓一定是動物，但動物不一定是貓。

我們可以使用isinstance() 函數來判斷一個對象是否是一個類的實例。

比如我們有如下兩個類，Cat 繼承了 Animal：

#! /usr/bin/env python3

class Animal(object):

pass

class Cat(Animal):

pass

來看下對象和類之間的從屬關系：

>>> a = Animal() # 創建 Animal 的對象

>>> c = Cat() # 創建 Cat 的對象

>>>

>>> isinstance(a, Animal) # a 一定是 Animal 的實例

True

>>> isinstance(c, Cat) # c 一定是 Cat 的實例

True

>>>

>>> isinstance(c, Animal) # Cat 繼承了 Animal，所以 c 也是 Animal 的實例

True

>>> isinstance(a, Cat) # 但 a 不是 Cat 的實例

False

3，多繼承

多繼承就是一個子類同時繼承多個父類，這樣，這個子類就同時擁有了多個父類的特性。

C++ 語言中允許多繼承，但由于多繼承會使得類的繼承關系變得復雜。因此，到了Java 中，就禁止了多繼承的方式，取而代之的是，在Java 中允許同時繼承多個接口。

Python 中也允許多繼承，語法如下：

# 括號中可以寫多個父類

class 子類名(父類1, 父類2, ...):

pass

我們構造一個如下的繼承關系：

代碼如下：

#! /usr/bin/env python3

class A(object):

def test(self):

print('class_A test...')

class B(A):

def test(self):

print('class_B test...')

class C(A):

def test(self):

print('class_C test...')

class D(B, C):

pass

類A，B，C 中都有test() 方法，D 中沒有test() 方法。

使用D 類中的mro()方法查看繼承關系：

>>> D.mro()

[, , , , ]

創建D 的對象：

>>> d = D()

如果類D 中有test() 方法，那么d.test() 肯定會調用D 中的test() 方法，這種情況很簡單，不用多說。

當類D 中沒有test() 方法時，而它繼承的父類 B 和 C 中都有 test() 方法，此時會調用哪個test() 呢？

>>> d.test()

class_B test...

可以看到d.test() 調用了類B 中的 test() 方法。

實際上這種情況下，Python 解釋器會根據D.mro() 的輸出結果來依次查找test() 方法，即查找順序是D->B->C->A->object。

所以d.test() 調用了類B 中的 test() 方法。

建議：

由于多繼承會使類的繼承關系變得復雜，所以并不提倡過多的使用多繼承。

4，多態

多態從字面上理解就是一個事物可以呈現多種狀態。繼承是多態的基礎。

在上面的例子中，類D 的對象d 調用test() 方法時，沿著繼承鏈(D.mro())查找合適的test() 方法的過程，就是多態的表現過程。

比如，我們有以下幾個類：

Animal：有一個speak() 方法

Cat：繼承Animal 類，有自己的speak() 方法

Dog：繼承Animal 類，有自己的speak() 方法

Duck：繼承Animal 類，有自己的speak() 方法

Cat，Dog，Duck 都屬于動物，因此都繼承Animal，代碼如下：

#! /usr/bin/env python3

class Animal(object):

def speak(self):

print('動物會說話...')

class Cat(Animal):

def speak(self):

print('喵喵...')

class Dog(Animal):

def speak(self):

print('汪汪...')

class Duck(Animal):

def speak(self):

print('嘎嘎...')

def animal_speak(animal):

animal.speak()

我們還定義了一個animal_speak 函數，它接受一個參數animal，在函數內，調用了speak() 方法。

實際上，這種情況下，我們調用animal_speak 函數時，可以為它傳遞Animal 類型的對象，以及任何的Animal 子類的對象。

傳遞Animal 的對象時，調用了Animal 類中的 speak()：

>>> animal_speak(Animal())

動物會說話...

傳遞Cat 的對象時，調用了Cat 類中的 speak()：

>>> animal_speak(Cat())

喵喵...

傳遞Dog 的對象時，調用了Dog 類中的 speak()：

>>> animal_speak(Dog())

汪汪...

傳遞Duck 的對象時，調用了Duck 類中的 speak()：

>>> animal_speak(Duck())

嘎嘎...

可以看到，我們可以給animal_speak() 函數傳遞多種不同類型的對象，為animal_speak() 函數傳遞不同類型的參數，輸出了不同的結果，這就是多態。

5，鴨子類型

在靜態類型語言中，有嚴格的類型判斷，上面的animal_speak() 函數的參數只能傳遞Animal 及其子類的對象。

而Python 屬于動態類型語言，不會進行嚴格的類型判斷。

因此，我們不僅可以為animal_speak() 函數傳遞Animal 及其子類的對象，還可以傳遞其它與Animal 類毫不相關的類的對象，只要該類中有speak() 方法就行。

這種特性，在Python 中被叫做鴨子類型，意思就是，只要一個事物走起來像鴨子，叫起來像鴨子，那么它就是鴨子，即使它不是真正的鴨子。

從代碼上來說，只要一個類中有speak() 方法，那么就可以將該類的對象傳遞給animal_speak() 函數。

比如，有一個鼓類Drum，其中有一個函數speak()：

class Drum(object):

def speak(self):

print('咚咚...')

那么，類Drum 的對象也可以傳遞給animal_speak() 函數，即使Drum 與Animal 類毫不相關：

>>> animal_speak(Drum())

咚咚...

從另一個角度來考慮，實際上Python 函數中的參數，并沒有標明參數的類型。在animal_speak() 函數中，我們只是將參數叫做了animal 而已，因此我們就認為animal_speak() 函數應該接受Animal 類及其子類的對象，其實這僅僅只是我們認為的而已。

計算機并不知道animal 的含義，如果我們將原來的animal_speak() 函數：

def animal_speak(animal):

animal.speak()

改寫成：

def animal_speak(a):

a.speak()

實際上，我們知道，這兩個函數并沒有任何區別。因此，參數a可以是任意的類型，只要a 中有speak() 方法就行。這就是Python 能夠表現出鴨子特性的原因。

(完。)

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總結

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