继承和多态

在OOP程序设计中，当咱们定义一个class的时候，能够从某个现有的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）。

好比，咱们已经编写了一个名为Animal的class，有一个run()方法能够直接打印：

class Animal(object): def run(self): print('Animal is running...') 

当咱们须要编写Dog和Cat类时，就能够直接从Animal类继承：

class Dog(Animal): pass class Cat(Animal): pass 

对于Dog来讲，Animal就是它的父类，对于Animal来讲，Dog就是它的子类。Cat和Dog相似。

继承有什么好处？最大的好处是子类得到了父类的所有功能。因为Animial实现了run()方法，所以，Dog和Cat做为它的子类，什么事也没干，就自动拥有了run()方法：

dog = Dog()
dog.run()

cat = Cat()
cat.run()

运行结果以下：

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

固然，也能够对子类增长一些方法，好比Dog类：

class Dog(Animal): def run(self): print('Dog is running...') def eat(self): print('Eating meat...') 

继承的第二个好处须要咱们对代码作一点改进。你看到了，不管是Dog仍是Cat，它们run()的时候，显示的都是Animal is running...，符合逻辑的作法是分别显示Dog is running...和Cat is running...，所以，对Dog和Cat类改进以下：

class Dog(Animal): def run(self): print('Dog is running...') class Cat(Animal): def run(self): print('Cat is running...') 

再次运行，结果以下：

Dog is running... Cat is running... 

当子类和父类都存在相同的run()方法时，咱们说，子类的run()覆盖了父类的run()，在代码运行的时候，老是会调用子类的run()。这样，咱们就得到了继承的另外一个好处：多态。

要理解什么是多态，咱们首先要对数据类型再做一点说明。当咱们定义一个class的时候，咱们实际上就定义了一种数据类型。咱们定义的数据类型和Python自带的数据类型，好比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 

判断一个变量是不是某个类型能够用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。

可是等等，试试：

>>> isinstance(c, Animal) True 

看来c不只仅是Dog，c仍是Animal！

不过仔细想一想，这是有道理的，由于Dog是从Animal继承下来的，当咱们建立了一个Dog的实例c时，咱们认为c的数据类型是Dog没错，但c同时也是Animal也没错，Dog原本就是Animal的一种！

因此，在继承关系中，若是一个实例的数据类型是某个子类，那它的数据类型也能够被看作是父类。可是，反过来就不行：

>>> b = Animal() >>> isinstance(b, Dog) False 

Dog能够当作Animal，但Animal不能够当作Dog。

要理解多态的好处，咱们还须要再编写一个函数，这个函数接受一个Animal类型的变量：

def run_twice(animal): animal.run() animal.run() 

当咱们传入Animal的实例时，run_twice()就打印出：

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

当咱们传入Dog的实例时，run_twice()就打印出：

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

当咱们传入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，可是仔细想一想，如今，若是咱们再定义一个Tortoise类型，也从Animal派生：

class Tortoise(Animal): def run(self): print('Tortoise is running slowly...') 

当咱们调用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，没必要对run_twice()作任何修改，实际上，任何依赖Animal做为参数的函数或者方法均可以不加修改地正常运行，缘由就在于多态。

多态的好处就是，当咱们须要传入Dog、Cat、Tortoise……时，咱们只须要接收Animal类型就能够了，由于Dog、Cat、Tortoise……都是Animal类型，而后，按照Animal类型进行操做便可。因为Animal类型有run()方法，所以，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，咱们只须要知道它是Animal类型，无需确切地知道它的子类型，就能够放心地调用run()方法，而具体调用的run()方法是做用在Animal、Dog、Cat仍是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，无论细节，而当咱们新增一种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：容许新增Animal子类；

对修改封闭：不须要修改依赖Animal类型的run_twice()等函数。

继承还能够一级一级地继承下来，就比如从爷爷到爸爸、再到儿子这样的关系。而任何类，最终均可以追溯到根类object，这些继承关系看上去就像一颗倒着的树。好比以下的继承树：

静态语言 vs 动态语言

对于静态语言（例如Java）来讲，若是须要传入Animal类型，则传入的对象必须是Animal类型或者它的子类，不然，将没法调用run()方法。

对于Python这样的动态语言来讲，则不必定须要传入Animal类型。咱们只须要保证传入的对象有一个run()方法就能够了：

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”，那它就能够被看作是鸭子。

Python的“file-like object“就是一种鸭子类型。对真正的文件对象，它有一个read()方法，返回其内容。可是，许多对象，只要有read()方法，都被视为“file-like object“。许多函数接收的参数就是“file-like object“，你不必定要传入真正的文件对象，彻底能够传入任何实现了read()方法的对象。

小结

继承能够把父类的全部功能都直接拿过来，这样就没必要重零作起，子类只须要新增本身特有的方法，也能够把父类不适合的方法覆盖重写。

动态语言的鸭子类型特色决定了继承不像静态语言那样是必须的。

参考源码

animals.py