第7.3节 Python特色的面向对象设计：协议、多态及鸭子类型

Python是一种多态语言，其表现特征是：对象方法的调用方只管方法是否可调用，不管对象是什么类型，从而屏蔽不同类型对象之间的差异，写出通用的代码，做出通用的编程，以适应需求的不断变化。
一、    Python中的协议
Python中定义某种类型是以实现了该类型对应的协议为标准的，如 可迭代对象(Iterable) 是指实现了可迭代协议的对象类型，迭代器是实现了迭代器协议的对象类型，序列是实现了序列协议的对象类型，那么具体协议是什么呢？在Python中协议是指一个或一组可供外部访问对象的特定方法（也有把对象属性作为协议的一部分，但老猿并不推荐这种使用方式），如可迭代对象是指容器中的元素可以通过__iter__( )方法或__getitem__( )方法访问，迭代器协议必须是定义和实现了__iter__()方法和next()方法，序列协议必须实现__len__()和getitem()方法。
协议是正式的，没有强制力，可以根据具体场景实现一个具体协议的一部分。例如，为了支持迭代，只需实现__getitem__，不需要实现__len__。

二、    “鸭子类型”与多态
从Python中协议的使用可以得出，Python中的对象类型不是简单的以类型定义区分的，而是以对象是否提供了特定的访问方法来确认的。凡是实现了类型要求的方法的对象都可以看做遵守类型对应协议，就是该类型的对象，老猿理解这是Python中多态的本质，这种以协议确认类型的方法所确认的类型就是“鸭子类型”（Duck typing）。
为什么说是“鸭子类型”呢？这个所有关于“鸭子类型”介绍的文章都有共同的介绍，在这复述一下：
鸭子类型（英语：duck typing）是动态类型的一种风格。在这种风格中，一个对象有效的语义，不是由继承自特定的类或实现特定的接口，而是由"当前方法和属性的集合"决定。
鸭子类型这一名字出自美国James Whitcomb Riley(有的材料说他是诗人，有的说他是测试人员，在此就不探究了)提出的如下的表述：
“When I see a bird that walks like a duck and swims like a duck and quacks like a duck, I call that bird a duck.”当看到一只鸟走起来像鸭子、游泳起来像鸭子、叫起来也像鸭子，那么这只鸟就可以被称为鸭子。
简单归纳就是：对象的类型不再由继承等方式决定，而由实际运行时所表现出的具体行为来决定。
以下为定义的鸭子类型与人类型，它们都有相同的方法：
class Duck():
  def walk(self):
    print('I walk like a duck')
  def swim(self):
    print('I swim like a duck')
  def quack(self):
    print('I quack like a duck')

class Person():
  def walk(self):
    print('this one walk like a duck') 
  def swim(self):
    print('this man swim like a duck')
def quack(self):
    print('I quack like a duck')

类的定义语法在后面一节介绍，但大家应该明白上述两个类的定义。可以很明显的看出，Person类拥有跟Duck类一样的方法，当有一个函数调用Duck类，并利用到了三个方法walk()、swim()和quack()。我们传入Person类也一样可以运行，函数并不会检查对象的类型是不是Duck，只要他拥有这三个方法，就可以正确的被调用。
为什么Python的多态是由“鸭子类型”来实现呢？这是由于Python属于动态语言，Python在定义变量时不指定变量的类型，而是由解释器根据变量内容推断变量类型的（也就是说变量的类型取决于所关联的对象），因此Python在判断变量类型时是看变量所具有的功能（方法）来决定。这就造就了Python的这种非常神奇的多态和“鸭子类型”，也是开发者很喜欢的一种开放的程序开发风格。

三、    鸭子类型的优点
1.    python中的鸭子类型允许我们使用任何提供所需方法的对象，而不需要迫使它成为一个子类；
2.    因为任何提供正确接口的对象都可以在python中交替使用，它减少了多态的一般超类的需求。继承仍然可以用来共享代码，但是如果所有被共享的都是公共接口，鸭子类型就是所有所需的。这减少了继承的需要，同时也减少了多重继承的需要;
3.    调用方只管调用，不管细节，不管对象是什么类型，从而可以屏蔽不同类型对象之间的差异，写出通用的代码，做出通用的编程，以适应需求的不断变化。

三、    鸭子类型编程的注意事项
1.    “鸭子类型”关注是对象的方法，而不是类型，因此使用Python开发时，尽量不要使用诸如type、issubclass等函数显式地执行类型检查进行类型检查；
2.    在进行方法调用时，对于程序无法明确确认对象是否有相应方法时，可以使用异常捕获或者hasattr或callable检查所需的方法是否存在来确保对应方法可以正常调用。如果有个对象p，我们需要判断p是否有swim方法，有如下方式：
1)    使用hasattr，语句：if hasattr(p,'swim') :p.swim()
2)    使用callable，语句：if hasattr(p,'swim')  and  callable(p.swim):p.swim()
3)    使用callable，语句：if  callable(getattr(p,'swim',None)):p.swim()

本节介绍了Python中协议和“鸭子类型”的概念，并说明了Python多态与“鸭子类型”的关系，同时分析了“鸭子类型”有点以及使用的注意事项。
老猿Python（https://blog.youkuaiyun.com/LaoYuanPython）系列文章用于逐步介绍老猿学习Python后总结的学习经验，这些经验有助于没有接触过Python的程序员可以很容易地进入Python的世界。
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