在OOP程序设计中,当我们定义一个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)。
Python 同样支持类的继承,如果一种语言不支持继承,类就没有什么意义。
语法:
class ClassName(Base1, Base2, Base3):
pass
括号里的类名为父类,会继承父类(支持一到多个)里的所有属性和方法。通过继承创建的新类称为子类或派生类,被继承的类称为基类、父类或超类。
为啥要继承
代码复用:子类重用父类方法和属性
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(继承父类的公共的成员变量和方法)。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...
父类中的所有方法都会被子类继承,包括特殊方法,也可以重写特殊方法
可扩展:子类增加方法
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...')
多态:方法重写
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。
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。
当我们调用一个对象的方法时,
- 会优先去当前对象中寻找是否具有该方法,如果有则直接调用
- 如果没有,则去当前对象的父类中寻找,如果父类中有则直接调用父类中的方法,
- 如果没有,则去父类的父类中寻找,以此类推,直到找到object,如果依然没有找到,则报错
静态语言 vs 动态语言
对于静态语言(例如Java)来说,如果需要传入Animal类型,则传入的对象必须是Animal类型或者它的子类,否则,将无法调用run()方法。
对于Python这样的动态语言来说,则不一定需要传入Animal类型。我们只需要保证传入的对象有一个run()方法就可以了:
class Timer(object):
def run(self):
print('Start...')
这就是动态语言的“鸭子类型”,它并不要求严格的继承体系,一个对象只要“看起来像鸭子,走起路来像鸭子”,那它就可以被看做是鸭子。
多态:传参
# 多态是面向对象的三大特征之一
# 多态从字面上理解是多种形态
# 狗(狼狗、藏獒、哈士奇、古牧 。。。)
# 一个对象可以以不同的形态去呈现
# 定义两个类
class A:
def __init__(self,name):
self._name = name
@property
def name(self):
return self._name
@name.setter
def name(self,name):
self._name = name
class B:
def __init__(self,name):
self._name = name
def __len__(self):
return 10
@property
def name(self):
return self._name
@name.setter
def name(self,name):
self._name = name
class C:
pass
a = A('孙悟空')
b = B('猪八戒')
c = C()
# 定义一个函数
# 对于say_hello()这个函数来说,只要对象中含有name属性,它就可以作为参数传递
# 这个函数并不会考虑对象的类型,只要有name属性即可
def say_hello(obj):
print('你好 %s'%obj.name)
# 在say_hello_2中我们做了一个类型检查,也就是只有obj是A类型的对象时,才可以正常使用,
# 其他类型的对象都无法使用该函数,这个函数就违反了多态
# 违反了多态的函数,只适用于一种类型的对象,无法处理其他类型对象,这样导致函数的适应性非常的差
# 注意,向isinstance()这种函数,在开发中一般是不会使用的!
def say_hello_2(obj):
# 做类型检查
if isinstance(obj , A):
print('你好 %s'%obj.name)
# say_hello(b)
# say_hello_2(b)
多继承
Python同样有限的支持多继承形式。
多继承的类定义形如下例:
class DerivedClassName(Base1, Base2, Base3):
<statement-1>
.
.
.
<statement-N>
多重继承,会使子类同时拥有多个父类,并且会获取到所有父类中的方法
在开发中没有特殊的情况,应该尽量避免使用多重继承,因为多重继承会让我们的代码过于复杂
- 如果多个父类中有同名的方法,则会现在第一个父类中寻找,然后找第二个,然后找第三个。。。
- 前边父类的方法会覆盖后边父类的方法
#!/usr/bin/python3
#类定义
class people:
#定义基本属性
name = ''
age = 0
#定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问
__weight = 0
#定义构造方法
def __init__(self,n,a,w):
self.name = n
self.age = a
self.__weight = w
def speak(self):
print("%s 说: 我 %d 岁。" %(self.name,self.age))
#单继承示例
class student(people):
grade = ''
def __init__(self,n,a,w,g):
#调用父类的构函
people.__init__(self,n,a,w)
self.grade = g
#覆写父类的方法
def speak(self):
print("%s 说: 我 %d 岁了,我在读 %d 年级"%(self.name,self.age,self.grade))
#另一个类,多重继承之前的准备
class speaker():
topic = ''
name = ''
def __init__(self,n,t):
self.name = n
self.topic = t
def speak(self):
print("我叫 %s,我是一个演说家,我演讲的主题是 %s"%(self.name,self.topic))
#多重继承
class sample(speaker,student):
a =''
def __init__(self,n,a,w,g,t):
student.__init__(self,n,a,w,g)
speaker.__init__(self,n,t)
test = sample("Tim",25,80,4,"Python")
test.speak() #方法名同,默认调用的是在括号中参数位置排前父类的方法
# 类名.__bases__ 这个属性可以用来获取当前类的所有父类
# print(sample.__bases__)
执行以上程序输出结果为:
我叫 Tim,我是一个演说家,我演讲的主题是 Python
继承性
类中的属性和方法有可继承性(inheritable versus)与不可继承属性(non-inheritable)之说,如果不希望其他类来继承,可以在命名变量名和函数名时用双下划线开头:
class Father:
def __init__(self, money, house):
self.money = money
self.house = house
# 私有属性
self.__girl_friend = "Cuihua"
def operating_company(self):
print("李氏集团业绩平稳上升")
# 私有方法
def __love(self):
print(f"父亲年轻时与{self.__girl_friend}谈恋爱")
子类调用父类的构造方法
__init__() 与继承
如果在子类中需要父类的构造方法就需要显式地调用父类的构造方法,或者不重写父类的构造方法。
- 子类不重写 __init__,实例化子类时,会自动调用父类定义的 __init__。
class Father(object):
def __init__(self, name):
self.name=name
print ( "name: %s" %( self.name) )
def getName(self):
return 'Father ' + self.name
class Son(Father):
def getName(self):
return 'Son '+self.name
if __name__=='__main__':
son=Son('runoob')
print ( son.getName() )
- 如果重写了 __init__ 时,实例化子类,就不会调用父类已经定义的 __init__,语法格式如下:
class Father(object):
def __init__(self, name):
self.name=name
print ( "name: %s" %( self.name) )
def getName(self):
return 'Father ' + self.name
class Son(Father):
def __init__(self, name):
print ( "hi" )
self.name = name
def getName(self):
return 'Son '+self.name
if __name__=='__main__':
son=Son('runoob')
print ( son.getName() )
- 如果重写了__init__ 时,要继承父类的构造方法,可以使用 super 关键字:
super(子类,self).__init__(参数1,参数2,....)
或者:
父类名称.__init__(self,参数1,参数2,...)
class Father(object):
def __init__(self, name):
self.name=name
print ( "name: %s" %( self.name))
def getName(self):
return 'Father ' + self.name
class Son(Father):
def __init__(self, name):
super(Son, self).__init__(name)
print ("hi")
self.name = name
def getName(self):
return 'Son '+self.name
if __name__=='__main__':
son=Son('runoob')
print ( son.getName() )
关于继承树
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:
小结
继承可以把父类的所有功能都直接拿过来,这样就不必重零做起,子类只需要新增自己特有的方法,也可以把父类不适合的方法覆盖重写。
动态语言的鸭子类型特点决定了继承不像静态语言那样是必须的
类之间有如下几种关系:
- IS-A 关系 (IS-A relationship) 子类和父类之间的关系。
- HAS-A 关系 (HAS-A relationship) 两个类之中,有一个类包含对另一个类的实例的引用的关系。
- 依赖 (dependency) 两个类之中,一个类的实例使用了另一个类的实例,但没有将其保存为属性的关系。