Python面向对象的三大特性（继承和多态）

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本文详细介绍了Python中的面向对象编程特性，包括继承的原理、语法、单继承与多继承的区别，以及多态的概念和实现。通过实例展示了如何利用继承和多态进行代码复用和灵活性提升。

Python面向对象的三大特性（继承和多态）

一、Python中的继承

1、什么是继承

我们接下来来聊聊Python代码中的“继承”：类是用来描述现实世界中同一组事务的共有特性的抽象模型，但是类也有上下级和范围之分，比如：生物 => 动物 => 哺乳动物 => 灵长型动物 => 人类 => 黄种人

简单来说，如果一个类A使用了另一个来

2、继承的基本语法

假设A类要继承B类中的所有属性和方法（私有属性和私有方法除外）

class B(object):
    pass

class A(B):
    pass

a = A()
a.B中的所有公共属性
a.B中的所有公共方法

案例：Person类与Teacher、Student类之间的继承关系

class Person(object):
    def eat(self):
        print('需要吃食物')

    def drink(self):
        print('需要喝水')


class Teacher(Person):
    pass


class Student(Person):
    pass


teacher = Teacher()
teacher.eat()
teacher.drink()

student = Student()
student.eat()
student.drink()

'''
需要吃食物
需要喝水
需要吃食物
需要喝水
'''

3、与继承相关的几个概念

继承：一个类从另一个已有的类获得其成员的相关特性，就叫作继承！

派生：从一个已有的类产生一个新的类，称为派生！

很显然，继承和派生其实就是从不同的方向来描述的相同的概念而已，本质上是一样的！

父类：也叫作基类，就是指已有被继承的类！

子类：也叫作派生类或扩展类

扩展：在子类中增加一些自己特有的特性，就叫作扩展，没有扩展，继承也就没有意义了！

单继承：一个类只能继承自一个其他的类，不能继承多个类，单继承也是大多数面向对象语言的特性！

多继承：一个类同时继承了多个父类

4、单继承

单继承：一个类只能继承自一个其他的类，不能同时继承多个类。这个类会有具有父类的属性和方法。

示例：

# 定义一个共性类(父类)
class Person(object):
    pass
# 定义一个个性类(子类)
class Student(Person):
    pass

案例：比如电脑可以分为两种类型（笔记本电脑、台式电脑）

# 1、定义一个共性类（父类）
class Computer(object):
    def play(self):
        print('可以玩游戏')


class laptops(Computer):
    pass


class desktop(Computer):
    pass


HUAWEI = laptops()
HUAWEI.play()

'''
可以玩游戏
'''

5、单继承特性（多层继承）：传递性

在Python继承中，如A类继承了B类，B类又继承了C类。则根据继承的传递性，则A类也会自动继承C类中所有属性和方法（公共）

示例：

class C(object):
    def func(self):
        print('我是C类中的相关方法func')
        
class B(C):
    pass

class A(B):
    pass

a = A()
a.func()

'''
我是C类中的相关方法func
'''

6、多继承

Python语言是少数支持多继承的一门编程语言，所谓的多继承就是允许一个类同时继承多个类的特性。

示例：

class C(object):
    def func1(self):
        print('我是C类中的相关方法func')


class B(object):
    def func2(self):
        print('我是B类中的相关方法func')


class A(C, B):
    pass


a = A()
a.func1()
a.func2()

'''
我是C类中的相关方法func
我是B类中的相关方法func
'''

注意：虽然多继承允许我们同时继承自多个类，但是实际开发中，应尽量避免使用多继承，因为如果两个类中出现了相同的属性和方法就会产生命名冲突。

7、子类扩展：重写父类属性和方法

重写也叫作覆盖，就是当子类成员与父类成员名字相同的时候，从父类继承下来的成员会重新定义！

此时，通过子类实例化出来的对象访问相关成员的时候，真正起作用的是子类中定义的成员！

示例：

class Father(object):
    属性
    方法

class Son(Father):
    父类属性和方法
    自己的属性和方法（如果子类中的属性和方法与父类中的属性或方法同名，则子类中的属性或方法会对父类中同名的属性或方法进行覆盖（重写））

上面单继承例子中Computer的子类laptops和desktop继承了父类的属性和方法，但是我们笔记本电脑类laptops有自己的特点‘可随身携带’，台式电脑类desktop有自己的特点‘性能强悍’，这时我们需要对父类的feature()方法进行重构。

示例：

# 1、定义一个共性类（父类）
class Computer(object):
    def play(self):
        print('可以玩游戏')

    def feature(self):
        print('可以进行计算')

class laptops(Computer):
    def feature(self):
        print('可以进行计算，并且方便携带')


class desktop(Computer):
    def feature(self):
        print('可以进行计算，并且性能强悍')


HUAWEI = laptops()
HUAWEI.feature()

Lenove = desktop()
Lenove.feature()

'''
可以进行计算，并且方便携带
可以进行计算，并且性能强悍
'''

注意：重写父类中的feature方法后，此时父类中的feature方法还在，是不过是在其子类中找不到了。

类方法的调用顺序，当我们在子类中重构父类的方法后，laptops子类的实例先会在自己的类 laptops 中查找该方法，当找不到该方法时才会去父类 Computer中查找对应的方法。

8、super()调用父类属性和方法

super()：调用父类属性或方法，完整写法：super(当前类名, self).属性或方法()，在Python3以后版本中，调用父类的属性和方法我们只需要使用super().属性或super().方法名()就可以完成调用了。

示例：

# 1、定义一个共性类（父类）
class Computer(object):
    def play(self):
        print('可以玩游戏')

    def feature(self):
        print('可以进行计算')


class laptops(Computer):
    def feature(self):
        super().feature()
        print('方便携带')


HUAWEI = laptops()
HUAWEI.feature()

'''
可以进行计算
方便携带
'''

9、MRO属性或MRO方法：方法解析顺序

MRO(Method Resolution Order)：方法解析顺序，我们可以通过类名.__mro__或类名.mro()获得“类的层次结构”，方法解析顺序也是按照这个“类的层次结构”寻找到。

示例：

# 1、定义一个共性类（父类）
class Computer(object):
    def play(self):
        print('可以玩游戏')

    def feature(self):
        print('可以进行计算')


class laptops(Computer):
    def feature(self):
        super().feature()
        print('方便携带')


print(laptops.__mro__)
print(laptops.mro())

'''
(<class '__main__.laptops'>, <class '__main__.Computer'>, <class 'object'>)
[<class '__main__.laptops'>, <class '__main__.Computer'>, <class 'object'>]
'''

说明：有MRO方法解析顺序可知，在类的继承中，当某个类创建了一个对象时，调用属性或方法，首先在自身类中去寻找，如找到，则直接使用，停止后续的查找。如果未找到，继续向上一级继承的类中去寻找，如找到，则直接使用，没有找到则继续向上寻找…直到object类，这就是Python类继承中，其方法解析顺序。

综上：object类是所有类的基类（应为这个查找关系到object才终止）

二、Python中的多态

1、什么是多态

多态，指的是一类事物有多种形态。比如：同样一个函数在不同的场景下有不同的状态。

定义：多态是一种使用对象的方式，子类重写父类方法，调用不同子类对象的相同父类方法，可以产生不同的执行结果。

不同对象 =>使用相同方法=>产生不同的执行结果。

多态以来继承（不是必须的）
子类方法必须要重写父类方法

首先定义一个父类，其可能拥有多个子类对象。当我们调用一个公共方法（接口）时，传递的对象不同，则返回的结果不同。

好处：调用灵活，有了多态，更容易编写出通用的代码，做出通用的编程，以适应需求的不断变化！

2、多态代码实现

多态：可以基于继承也可以不基于继承

示例：

'''
根据多态实现的三个条件，构建一下场景
构建对象对战平台object_play
1 英雄一代战机（战斗力60）与敌军战机（战斗力70）对抗。英雄1代战机失败！
2 卧薪尝胆，英雄二代战机（战斗力80）出场！，战胜敌军战机！
3 对象对战平台object_play, 代码不发生变化的情况下, 完成多次战斗
'''
class HeroFight1(object):
    def power(self):
        return 60


class HeroFight2(HeroFight1):
    # 重写父类方法
    def power(self):
        return 80


class EnemyFight(object):
    # 重写父类方法
    def power(self):
        return 70


# 搭建一个平台，让双方战机PK
def object_play(herofight1: HeroFight1, enemyfight):
    # 注意：此处发生了多态！！！
    if herofight1.power() > enemyfight.power():
        print('英雄战机胜利, 敌机失败')
    else:
        print('英雄战机失败, 敌机胜利')


if __name__ == '__main__':
    # 实例化一代战机、二代战机和敌机
    herofight1 = HeroFight1()
    herofight2 = HeroFight2()
    enemyfight = EnemyFight()
    # 一代战机出场
    object_play(herofight1, enemyfight)
    # 二代战机出场
    object_play(herofight2, enemyfight)

'''
英雄战机失败, 敌机胜利
英雄战机胜利, 敌机失败
'''

3、多态的好处

在不改变框架代码的情况下，通过多态语法轻松的实现模块和模块之间的解耦合；实现了软件系统的可拓展。

解耦合：搭建平台def object_play(herofight1: HeroFight1, enemyfight)，相当于任务的调用者；子类、孙子类重写父类的函数，相当于子任务；相当于任务的调用者和任务的编写者进行了解耦合
可拓展：搭建平台def object_play(herofight1: HeroFight1, enemyfight)，在不做任何修改的情况下，可以调用后来人写的代码

4、拓展：在Python中还有哪些多态的案例呢？

+ 多态体现

+加号只有一个，但是不同的对象调用+方法，其返回结果不同。

如果加号的两边都是数值类型的数据，则加号代表运算符

如果加号的两边传入的是字符串类型的数据，则加号代表合并操作，返回合并后的字符串

‘a’ + ‘b’ = ‘ab’

如果加号的两边出入序列类型的数据，则加号代表合并操作，返回合并后的序列

[1, 2, 3] + [4, 5, 6] = [1, 2, 3, 4, 5, 6]

三、面向对象其他特性

1、类属性

Python中，属性可以分为实例属性和类属性。

类属性就是类对象中定义的属性，它被该类的所有实例对象所共有。通常用来记录与这类相关的特征，类属性不会用于记录具体对象的特征。

在Python中，一切皆对象。类也是一个特殊的对象，我们可以单独为类定义属性。

示例：

class Person(object):
    # 定义类属性
    count = 0
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

2、类属性代码实现

定义count类属性，用于记录实例化Person类，产生对象的数量。

示例：

class Person(object):
    # 定义类属性count
    count = 0

    # 定义一个__init__魔术方法，用于进行初始化操作
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        # 对count类属性进行+1操作，用于记录一共生成了多少个对象
        Person.count += 1


# 实例化对象
p1 = Person('小明')
p2 = Person('小华')
p3 = Person('小红')
# 输出类属性
print(f'一个生成了{Person.count}个实例化对象')

'''
一个生成了3个实例化对象
'''

3、类方法

所谓类方法，指的是类所拥有的方法，并需要使用[装饰器]@classmethod来标识其为类方法

同时一定要注意的是对于类方法的第一个参数必须是类对象，通常以cls作为第一个参数名，格式如下：

@classmethod
def 类方法名(cls):
    ...

调用时，格式如下：

# 方式一：
类名.类方法名()  # 推荐使用
# 方式二：
对象名.类方法名()

示例：

# 1.定义类
class Dog(object):
    __num = 6
    
    # 类方法
    @classmethod
    def eat(cls):
        print(cls.__num)
        print('小狗喜欢吃骨头')

        
# 2.调用类方法
# 方式一：
Dog.eat()
# 方式二：
dog = Dog()
dog.eat()

'''
6
小狗喜欢吃骨头
6
小狗喜欢吃骨头
'''

类方法主要用于操作类属性或类中的其他方法。

4、静态方法

静态方法需要通过装饰器@staticmethod来来标识其为静态方法，且静态方法不需要多定义参数，格式如下：

@staticmethod
def 静态方法名():
    ...

调用时，格式如下：

# 方式一：
类名.静态方法名  # 推荐使用
# 方式二：
对象名.静态方法名

示例：

# 开发一款游戏
class Game(object):
    # 开始游戏，打印游戏功能菜单
    @staticmethod
    def menu():
        print('1、开始游戏')
        print('2、游戏暂停')
        print('3、退出游戏')
    

# 开始游戏、打印菜单
Game.menu()

'''
1、开始游戏
2、游戏暂停
3、退出游戏
'''