python 继承和多态

最新推荐文章于 2025-11-30 20:21:59 发布

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本文详细介绍了Python中面向对象编程的继承与多态概念。通过实例展示了如何定义父类与子类，并利用继承机制扩展子类的功能。进一步解释了多态带来的灵活性和扩展性，使代码更易于维护。

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）。

比如，我们已经编写了一个名为 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。

继承有什么好处？最大的好处是子类获得了父类的全部功能。由于Animial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()
 
  cat = Cat()
 
  cat.run()

运行结果如下：

  Animal is running...
 
  Animal is running...

当然，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。你看到了，无论是Dog还是Cat，它们 run() 的时候，显示的都是 Animal is running... ，符合逻辑的做法是分别显示 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...'

再次运行，结果如下：

  Dog is running...
 
  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() ，在代码运行的时候，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：

  a = list() # a是list类型
 
  b = Animal() # b是Animal类型
 
  c = Dog() # c是Dog类型

判断一个变量是否是某个类型可以用 isinstance() 判断：

  >>> isinstance(a, list)
 
  True
 
  >>> isinstance(b, Animal)
 
  True
 
  >>> isinstance(c, Dog)
 
  True

看来a、b、c确实对应着list、Animal、Dog这3种类型。

但是等等，试试：

  >>> isinstance(c, Animal)
 
  True

看来c不仅仅是Dog，c还是Animal！

不过仔细想想，这是有道理的，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()

当我们传入Animal的实例时， run_twice() 就打印出：

  >>> run_twice(Animal())
 
  Animal is running...
 
  Animal is running...

当我们传入Dog的实例时， run_twice() 就打印出：

  >>> run_twice(Dog())
 
  Dog is running...
 
  Dog is running...

当我们传入Cat的实例时， run_twice() 就打印出：

  >>> 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。

继承还可以一级一级地继承下来，就好比从爷爷到爸爸、再到儿子这样的关系。而任何类，最终都可以追溯到根类object，这些继承关系看上去就像一颗倒着的树。比如如下的继承树：

参考转载： http://www.cnblogs.com/ghgyj/p/3997581.html