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【2020Python修煉記】面向物件編程——繼承與派生

2020-10-07 05:43:53 後端開發

【目錄】

一、繼承介紹

二、繼承與抽象

三、屬性查找

四、繼承的實作原理

1、菱形問題

2、繼承原理

3、深度優先和廣度優先

4、python Mixins機制

五、派生與方法重用

六、組合

 

一、繼承介紹

1、什么是繼承

（1）繼承是一種創建新類的方式，在python中，新建的類可以繼承一個或多個父類，

         新建的類可稱為子類或派生類，父類又可稱為基類或超類

class ParentClass1: #定義父類
    pass

class ParentClass2: #定義父類
    pass

class SubClass1(ParentClass1): #單繼承
    pass

class SubClass2(ParentClass1,ParentClass2): #多繼承
    pass

（2）查看類繼承的所有父類：通過類的內置屬性__bases__可以查看類繼承的所有父類

>>> SubClass2.__bases__
(<class '__main__.ParentClass1'>, <class '__main__.ParentClass2'>)

（3）經典類與新式類

  • 在Python2中有經典類與新式類之分——

         沒有顯式地繼承object類的類，以及該類的子類，都是經典類；

         顯式地繼承object的類，以及該類的子類，都是新式類，

>>> ParentClass1.__bases__
(<class ‘object'>,)
>>> ParentClass2.__bases__
(<class 'object'>,)

  • 而在Python3中，即使沒有顯式地繼承object類，也會默認繼承該類，

因而在python3中統一都是新式類，關于經典類與新式類的區別，未完待續，

提示：object類提供了一些常用內置方法的實作，如用來在列印物件時回傳字串的內置方法__str__

2、為什么要繼承

為了解決類與類之間，代碼冗余的問題

3、python中多繼承的優缺點

 # 優點：

子類可以同時遺傳多個父類的屬性，最大限度地重用代碼

# 缺點：
# 1、違背人的思維習慣：繼承表達的是一種什么"是"什么的關系
# 2、代碼可讀性會變差
# 3、不建議使用多繼承，有可能會引發可惡的菱形問題，擴展性變差，
# 如果真的涉及到一個子類不可避免地要重用多個父類的屬性，應該使用Mixins機制

 

二、繼承與抽象

1、繼承和抽象的理論方法

要找出類與類之間的繼承關系，需要先抽象，再繼承，

抽象即總結相似之處，總結物件之間的相似之處得到類（子類），

總結類與類之間的相似之處就可以得到父類，

2、如何實作繼承

【栗子】

以學生和老師的資訊管理為例，學生類與老師類之間存在資訊引數冗余問題：

# 示范1：類與類之間存在冗余問題

class Student:
    school='OLDBOY'

    def __init__(self,name,age,sex):
        self.name=name
        self.age=age
        self.sex=sex

    def choose_course(self):
        print('學生%s 正在選課' %self.name)


class Teacher:
    school='OLDBOY'

    def __init__(self,name,age,sex,salary,level):
        self.name=name
        self.age=age
        self.sex=sex
        self.salary=salary
        self.level=level

    def score(self):
        print('老師 %s 正在給學生打分' %self.name)

基于繼承解決類與類之間的冗余問題：

# 示范2：基于繼承解決類與類之間的冗余問題
class OldboyPeople:
    school = 'OLDBOY'

    def __init__(self, name, age, sex):
        self.name = name
        self.age = age
        self.sex = sex


class Student(OldboyPeople):
    def choose_course(self):
        print('學生%s 正在選課' % self.name)
stu_obj = Student('lili', 18, 'female')
print(stu_obj.__dict__)
print(stu_obj.school)
stu_obj.choose_course()


class Teacher(OldboyPeople):
    #           老師的空物件，'egon',18,'male',3000,10
    def __init__(self, name, age, sex, salary, level):
        # 指名道姓地跟父類OldboyPeople去要__init__
        OldboyPeople.__init__(self,name,age, sex)
        self.salary = salary
        self.level = level

    def score(self):
        print('老師 %s 正在給學生打分' % self.name)

tea_obj=Teacher('egon',18,'male',3000,10)
print(tea_obj.__dict__)
print(tea_obj.school)
tea_obj.score()

# 輸出結果：
{'name': 'lili', 'age': 18, 'sex': 'female'}
OLDBOY
學生lili 正在選課

{'name': 'egon', 'age': 18, 'sex': 'male', 'salary': 3000, 'level': 10}
OLDBOY
老師 egon 正在給學生打分

 

三、屬性查找

有了繼承關系，物件在查找屬性時，先從物件自己的__dict__中找，如果沒有則去子類中找，然后再去父類中找……

1、單繼承背景下的屬性查找

【栗子1】 

obj.f2()會在父類foo中找到f2，先列印 Foo.f2,

然后執行到self.f1(),即 obj.f1()，仍會按照：物件本身->類bar->父類foo的順序依次找下去，

在類bar中找到f1，因而列印結果為 Bar.f1

# 示范一：
class Foo:
    def f1(self):
        print('Foo.f1')

    def f2(self):
        print('Foo.f2')
        self.f1() # obj.f1() #  呼叫類Bar中的f1—— 先從自身物件找，沒有再去自己的類Bar中有沒有f1，沒有再去繼承的類Foo中找
class Bar(Foo):
    def f1(self):
        print('Bar.f1')

obj=Bar()
obj.f2()
# 輸出結果：
# Foo.f2
# Bar.f1

【栗子2】如何實作子類和父類中，呼叫的 def f1(self) 不一樣，即在自己類中，就只呼叫自己類中的 def f1(self)

方法一：Foo.f1(self) # 呼叫當前類Foo中的f1

# # 示范二：
class Foo:
    def f1(self):
        print('Foo.f1')

    def f2(self):
        print('Foo.f2')
        Foo.f1(self)   # 呼叫當前類Foo中的f1

class Bar(Foo):
    def f1(self):
        print('Bar.f1')

obj=Bar()
obj.f2()

#輸出結果：
# Foo.f2
# Foo.f1

方法二：父類如果不想讓子類覆寫自己的方法，可以采用雙下劃線開頭的方式將方法設定為私有的

即 將父類中的 f1 隱藏起來，變為父類私有的

# 示范三：
class Foo:
    def __f1(self): # _Foo__f1
        print('Foo.f1')

    def f2(self):
        print('Foo.f2')
        self.__f1()   # self._Foo__f1,# 呼叫當前類中的f1

class Bar(Foo):
    def __f1(self): # _Bar__f1
        print('Bar.f1')

obj=Bar()
obj.f2()

# 輸出結果：
# Foo.f2
# Foo.f1

 2、多繼承的屬性查找

基本原則不變，但會涉及到菱形問題，詳見后文分析，

 

四、繼承的實作原理

1、菱形問題 

大多數面向物件語言都不支持多繼承，而在python中，一個子類是可以同時繼承多個父類的，

這固然可以帶來一個子類可以對多個不同父類加以重用的好處，

但也有可能引發著名的 diamond problem菱形問題(或稱鉆石問題，有時候也被稱為“死亡鉆石”)，

菱形，其實就是對下面這種繼承結構的形象比喻：

a類在頂部，b類和c類分別位于其下方，d類在底部將兩者連接在一起形成菱形

這種繼承結構下導致的問題稱之為菱形問題：

如果a中有一個方法，b和/或c都重寫了該方法，而d沒有重寫它，那么d繼承的是哪個版本的方法：b的還是c的？如下所示：

class A(object):  # 新式類
    def test(self):
        print('from A')


class B(A):
    def test(self):
        print('from B')


class C(A):
    def test(self):
        print('from C')


class D(B,C):
    pass


obj = D()
obj.test() # 結果為：from B

要想搞明白obj.test()是如何找到方法test的，需要了解python的繼承實作原理——

（提前透露查找順序——obj.test()的查找順序是，先從物件obj本身的屬性里找方法test，沒有找到，則參照屬性查找的發起者(即obj)所處類d的mro串列來依次檢索，首先在類d中未找到，然后再b中找到方法test）

2、繼承原理 

【MRO】

python到底是如何實作繼承的呢？

對于你定義的每一個類，python都會計算出一個方法決議順序(mro)串列，該mro串列就是一個簡單的所有基類的線性順序串列，如下

>>> D.mro() # 新式類內置了mro方法可以查看線性串列的內容，經典類沒有該內置該方法
[<class '__main__.D'>, <class '__main__.B'>, <class '__main__.C'>, <class '__main__.A'>, <class 'object'>]

python會在mro串列上從左到右開始查找基類,直到找到第一個匹配這個屬性的類為止，

而這個mro串列的構造是通過一個c3線性化演算法來實作的，

這個演算法實際上就是合并所有父類的mro串列并遵循如下三條準則:

1.子類會先于父類被檢查

2.多個父類會根據它們在串列中的順序被檢查

3.如果對下一個類存在兩個合法的選擇,選擇第一個父類

【PS】

1.由物件發起的屬性查找，會從物件自身的屬性里檢索，沒有則會按照物件的類.mro()規定的順序依次找下去

2.由類發起的屬性查找，會按照當前類.mro()規定的順序依次找下去

【舉個栗子】以上個“菱形問題”的栗子為基礎——

#【test1】

class A(object):
    def test(self):
        print('from A')

class B(A):
    def test(self):
        print('from B')


class C(A):
    def test(self):
        print('from C')

class D(C,B):
    def test(self):
        print('from D')

print(D.mro())  # 類D以及類D的物件訪問屬性都是參照該類的mro串列
# 輸出結果：
# [<class '__main__.D'>, <class '__main__.C'>, <class '__main__.B'>, <class '__main__.A'>, <class 'object'>]
obj1 = D()
obj1.test()   # 輸出結果：from D
print(D.test)  # 輸出結果：<function D.test at 0x0000012EA27FA4C0>


print(C.mro()) # 類C以及類C的物件訪問屬性都是參照該類的mro串列
# 輸出結果：[<class '__main__.C'>, <class '__main__.A'>, <class 'object'>]
obj2 = C()
obj2.test()  # 輸出結果：from C
print(C.test) # 輸出結果： <function C.test at 0x0000022FA7D0A3A0>

# 【test2】
class A(object):
    # def test(self):
    #     print('from A')
    pass

class B(A):
    def test(self):
        print('from B')

class C(A):
    # def test(self):
    #     print('from C')
    pass
class D(C,B):
    # def test(self):
    #     print('from D')
    pass

print(D.mro())  # 類D以及類D的物件訪問屬性都是參照該類的mro串列
# 輸出結果：
# [<class '__main__.D'>, <class '__main__.C'>, <class '__main__.B'>, <class '__main__.A'>, <class 'object'>]
obj1 = D()
obj1.test()   # 輸出結果：from B
print(D.test)  # 輸出結果：<function B.test at 0x00000246D6F3A310>

# 總結：類相關的屬性查找（類名.屬性，該類的物件.屬性），都是參照該類的mro
【菱形問題+MRO】View Code

 

3、深度優先和廣度優先 

 （1）非菱形繼承

如果多繼承是非菱形繼承，經典類與新式類的屬性查找順序一樣：都是一個分支一個分支地找下去，然后最后找object類

==栗子如下：

class E:
    # def test(self):
    #     print('from E')
    pass

class F:
    def test(self):
        print('from F')


class B(E):
    # def test(self):
    #     print('from B')
    pass

class C(F):
    # def test(self):
    #     print('from C')
    pass

class D:
    def test(self):
        print('from D')


class A(B, C, D):
    # def test(self):
    #     print('from A')
    pass

# 新式類
print(A.mro())  
# A->B->E->C->F->D->object 
# [<class '__main__.A'>, <class '__main__.B'>, <class '__main__.E'>, 
# <class '__main__.C'>, <class '__main__.F'>, <class '__main__.D'>, <class 'object'>]

obj = A()
obj.test()  # 結果為：from F
【非菱形的多繼承】View Code

（2）菱形繼承

如果多繼承是菱形繼承，經典類與新式類的屬性查找順序不一樣：
# 經典類：深度優先，會在檢索第一條分支的時候就直接一條道走到黑，即會檢索大腦袋（共同的父類）
# 新式類：廣度優先，會在檢索最后一條分支的時候檢索大腦袋

==栗子如下：

經典類：深度優先——

新式類：廣度優先——

class G:   # 在python2中，未繼承object的類及其子類，都是經典類
    # def test(self):
    #     print('from G')
    pass

class E(G):
    # def test(self):
    #     print('from E')
    pass

class F(G):
    def test(self):
        print('from F')

class B(E):
    # def test(self):
    #     print('from B')
    pass

class C(F):
    def test(self):
        print('from C')

class D(G):
    def test(self):
        print('from D')

class A(B,C,D):
    # def test(self):
    #     print('from A')
    pass

# # 新式類
print(A.mro())
# # A->B->E->C->F->D->G->object
# # [<class '__main__.A'>, <class '__main__.B'>, <class '__main__.E'>, <class '__main__.C'>, <class '__main__.F'>,
# # <class '__main__.D'>, <class '__main__.G'>, <class 'object'>]
obj = A()
obj.test()  # 輸出結果：from C


# 經典類：A->B->E->G->C->F->D
print(A.mro())
obj = A()
obj.test()  # 輸出結果：from C
【菱形的多繼承】View Code

（3）總結

# 多繼承到底要不用？
要用，但是規避幾點問題——
# 1、繼承結構盡量不要過于復雜
# 2、推薦使用mixins機制：在多繼承的背景下滿足繼承的什么"是"什么的關系

 

4、python Mixins機制

 

五、派生與方法重用 

 

六、組合

 

 

 

 

參考：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/109331525

https://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/7340153.html

 

轉載請註明出處，本文鏈接：https://www.uj5u.com/houduan/160770.html

標籤：Python

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    更新完微信服務號的模板訊息之后，我又趕緊把微信小程式的訂閱訊息給實作了！之前我一直以為微信小程式也是要企業才能申請，沒想到小程式個人就能申請。 訊息推送平臺🔥推送下發【郵件】【短信】【微信服務號】【微信小程式】【企業微信】【釘釘】等訊息型別。 https://gitee.com/zhongfuch ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:22:59 more
  • java -- 緩沖流、轉換流、序列化流

    緩沖流 緩沖流, 也叫高效流, 按照資料型別分類： 位元組緩沖流：BufferedInputStream，BufferedOutputStream 字符緩沖流：BufferedReader，BufferedWriter 緩沖流的基本原理，是在創建流物件時，會創建一個內置的默認大小的緩沖區陣列，通過緩沖 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:22:49 more
  • Java-SpringBoot-Range請求頭設定實作視頻分段傳輸

    老實說，人太懶了，現在基本都不喜歡寫筆記了，但是網上有關Range請求頭的文章都太水了 下面是抄的一段StackOverflow的代碼...自己大修改過的，寫的注釋挺全的，應該直接看得懂，就不解釋了 寫的不好...只是希望能給視頻網站開發的新手一點點幫助吧. 業務場景：視頻分段傳輸、視頻多段傳輸（理 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:22:42 more
  • Windows 10開發教程_編程入門自學教程_菜鳥教程-免費教程分享

    教程簡介 Windows 10開發入門教程 - 從簡單的步驟了解Windows 10開發，從基本到高級概念，包括簡介，UWP，第一個應用程式，商店，XAML控制元件，資料系結，XAML性能，自適應設計，自適應UI，自適應代碼，檔案管理，SQLite資料庫，應用程式到應用程式通信，應用程式本地化，應用程式 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:22:35 more

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