类的继承

目录

• 类的继承
• 类的分类
  • 新式类
  • 经典类
• 继承的作用
  • 单继承
  • 多继承
• Mixins机制
• 继承与抽象
• 抽象类
• 查看继承关系

类的继承

• 继承是一种新建类的方式，新建的类称为子类或派生类，被继承的类称为父类、基类或超类。
• 继承的特性是：子类会遗传父类的属性和方法。
• 继承是类与类之间的关系，一个类可以继承多个类。

# 继承类语法

class 类名(父类名1,父类名2...):
	pass

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类的分类

新式类

• 继承了object的类以及该类的子类，都是新式类。
• Python3中如果没有指定继承类，则默认继承object类，所以Python3中的类都是新式类。

# 下列两种定义方式都一样,默认继承object类.
class A():
    pass

class B:
    pass

print(B.__bases__)

(<class 'object'>,)

经典类

• 没有继承object的类以及该类的子类，都是经典类。
• 只有Python2中才有经典类。

# Python2中要构造新式类需要手动继承object.
class a(object):
    pass

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继承的作用

使用继承可以减少代码的冗余，可以将多个类相同的属性提取成一个父类，子类继承父类属性即可。

单继承

class Animal:
    def run(self):
        print('跑技能')


class People(Animal):
    # def run(self):
        # print('跑技能')
    def eat(self):
        print('吃饭技能')


# People和Dog类都可以继承Animal类
class Dog(Animal):
    # def run(self):
        # print('跑技能')
    def talk(self):
        print('汪汪叫技能')


coder = People()
dog = Dog()

coder.run()
dog.run()

People和Dog类都有run()方法，那么我们就可以将它提取出来写一个类，子类继承这个类即可，避免在People和Dog重复定义。

多继承

一个类继承了多个类，拥有多个类的属性。

class Animal:
    def run(self):
        print('跑技能')


class People():
    def work(self):
        print('打工技能')


# Coder既能继承Animal的属性，也能继承People的属性。
class Coder(Animal, People):
    def programing(self):
        print('编程技能')


coder = Coder()
coder.work()

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Mixins机制

一个类可以继承多个父类，这样的设计常被人诟病，一来它有可能导致可恶的菱形问题，二来在人的世界观里继承应该是个”is-a”关系。 比如轿车类之所以可以继承交通工具类，是因为基于人的世界观，我们可以说：轿车是一个(“is-a”)交通工具，而在人的世界观里，一个物品不可能是多种不同的东西，因此多重继承在人的世界观里是说不通的，它仅仅只是代码层面的逻辑。不过有没有这种情况，一个类的确是需要继承多个类呢？

​ 答案是有，我们还是拿交通工具来举例子：

​ 民航飞机、直升飞机、轿车都是一个（is-a）交通工具，前两者都有一个功能是飞行fly，但是轿车没有，所以如下所示我们把飞行功能放到交通工具这个父类中是不合理的。

class Vehicle:  # 交通工具
    def fly(self):
        '''
        飞行功能相应的代码        
        '''
        print("I am flying")

class CivilAircraft(Vehicle):  # 民航飞机
    pass

class Helicopter(Vehicle):  # 直升飞机
    pass

class Car(Vehicle):  # 汽车并不会飞，但按照上述继承关系，汽车也能飞了
    pass

但是如果民航飞机和直升机都各自写自己的飞行fly方法，又违背了代码尽可能重用的原则（如果以后飞行工具越来越多，那会重复代码将会越来越多）。

怎么办？？？为了尽可能地重用代码，那就只好在定义出一个飞行器的类，然后让民航飞机和直升飞机同时继承交通工具以及飞行器两个父类，这样就出现了多重继承。这时又违背了继承必须是”is-a”关系。这个问题不同的语言给出了不同的方法。

Java提供了接口interface功能，来实现多重继承，Python语言可没有接口功能，但Python提供了Mixins机制，简单来说Mixins机制指的是子类混合(mixin)不同类的功能，而这些类采用统一的命名规范（例如Mixin后缀），以此标识这些类只是用来混合功能的，并不是用来标识子类的从属"is-a"关系的，所以Mixins机制本质仍是多继承，但同样遵守”is-a”关系，如下

class Vehicle:  # 交通工具
    pass


class FlyableMixin:
    def fly(self):
        '''
        飞行功能相应的代码        
        '''
        print("I am flying")


class CivilAircraft(FlyableMixin, Vehicle):  # 民航飞机
    pass


class Helicopter(FlyableMixin, Vehicle):  # 直升飞机
    pass


class Car(Vehicle):  # 汽车
    pass

采用某种规范（如常量的命名规范）来解决具体的问题是python惯用的套路。

可以看到，上面的CivilAircraft、Helicopter类实现了多继承，不过它继承的第一个类我们起名为FlyableMixin，而不是Flyable，这个并不影响功能，但是会告诉后来读代码的人，这个类是一个Mixin类，表示混入(mix-in)，这种命名方式就是用来明确地告诉别人（python语言惯用的手法），这个类是作为功能添加到子类中，而不是作为父类，它的作用同Java中的接口。所以从含义上理解，CivilAircraft、Helicopter类都只是一个Vehicle，而不是一个飞行器。

使用Mixin类实现多重继承要非常小心

• 首先它必须表示某一种功能，而不是某个物品，python 对于mixin类的命名方式一般以 Mixin, able, ible 为后缀
• 其次它必须责任单一，如果有多个功能，那就写多个Mixin类，一个类可以继承多个Mixin，为了保证遵循继承的“is-a”原则，只能继承一个标识其归属含义的父类
• 然后，它不依赖于子类的实现
• 最后，子类即便没有继承这个Mixin类，也照样可以工作，就是缺少了某个功能。（比如飞机照样可以载客，就是不能飞了）

Mixins是从多个类中重用代码的好方法，但是需要付出相应的代价，我们定义的Minx类越多，子类的代码可读性就会越差，并且更恶心的是，在继承的层级变多时，代码阅读者在定位某一个方法到底在何处调用时会晕头转向，如下

class Displayer:
    def display(self, message):
        print(message)


class LoggerMixin:
    def log(self, message, filename='logfile.txt'):
        with open(filename, 'a') as fh:
            fh.write(message)

    def display(self, message):
        super().display(message) # super的用法请参考下一小节
        self.log(message)


class MySubClass(LoggerMixin, Displayer):
    def log(self, message):
        super().log(message, filename='subclasslog.txt') 


obj = MySubClass()
obj.display("哈哈哈哈哈")

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继承与抽象

继承描述的是子类与父类之间的关系，要找出这种关系，必须先抽象再继承，抽象即抽取类似或者说比较像的部分。

抽象分成两个层次：

1. 将奥巴马和梅西这俩对象比较像的部分抽取成类；
2. 将人，猪，狗这三个类比较像的部分抽取成父类。

抽象最主要的作用是划分类别（可以隔离关注点，降低复杂度），如下图所示：

继承：基于抽象的结果，通过编程语言去实现它，肯定是先经历抽象这个过程，才能通过继承的方式去表达出抽象的结构。

抽象只是分析和设计的过程中，一个动作或者说一种技巧，通过抽象可以得到类，如下图所示：

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抽象类

1 什么是抽象类

与java一样，python也有抽象类的概念但是同样需要借助模块实现，抽象类是一个特殊的类，它的特殊之处在于只能被继承，不能被实例化

2 为什么要有抽象类

如果说类是从一堆对象中抽取相同的内容而来的，那么抽象类就是从一堆类中抽取相同的内容而来的，内容包括数据属性和函数属性。

　 比如我们有香蕉的类，有苹果的类，有桃子的类，从这些类抽取相同的内容就是水果这个抽象的类，你吃水果时，要么是吃一个具体的香蕉，要么是吃一个具体的桃子。。。。。。你永远无法吃到一个叫做水果的东西。

从设计角度去看，如果类是从现实对象抽象而来的，那么抽象类就是基于类抽象而来的。

　 从实现角度来看，抽象类与普通类的不同之处在于：抽象类中只能有抽象方法（没有实现功能），该类不能被实例化，只能被继承，且子类必须实现抽象方法。这一点与接口有点类似，但其实是不同的，即将揭晓答案

3. 在python中实现抽象类

#-*-coding:utf-8-*-

#一切皆文件
import abc #利用abc模块实现抽象类

class All_file(metaclass=abc.ABCMeta):
    all_type='file'
    @abc.abstractmethod #定义抽象方法，无需实现功能
    def read(self):
        '子类必须定义读功能'
        pass

    @abc.abstractmethod #定义抽象方法，无需实现功能
    def write(self):
        '子类必须定义写功能'
        pass

# class Txt(All_file):
#     pass
#
# t1=Txt() #报错,子类没有定义抽象方法

class Txt(All_file): #子类继承抽象类，但是必须定义read和write方法
    def read(self):
        print('文本数据的读取方法')

    def write(self):
        print('文本数据的读取方法')

class Sata(All_file): #子类继承抽象类，但是必须定义read和write方法
    def read(self):
        print('硬盘数据的读取方法')

    def write(self):
        print('硬盘数据的读取方法')

class Process(All_file): #子类继承抽象类，但是必须定义read和write方法
    def read(self):
        print('进程数据的读取方法')

    def write(self):
        print('进程数据的读取方法')

wenbenwenjian=Txt()

yingpanwenjian=Sata()

jinchengwenjian=Process()

#这样大家都是被归一化了,也就是一切皆文件的思想
wenbenwenjian.read()
yingpanwenjian.write()
jinchengwenjian.read()

print(wenbenwenjian.all_type)
print(yingpanwenjian.all_type)
print(jinchengwenjian.all_type)

4. 抽象类与接口

抽象类的本质还是类，指的是一组类的相似性，包括数据属性（如all_type）和函数属性（如read、write），而接口只强调函数属性的相似性。

抽象类是一个介于类和接口直接的一个概念，同时具备类和接口的部分特性，可以用来实现归一化设计

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查看继承关系

class A:
    pass

class B:
    pass

class C(A,B):
    pass

print(C.__base__)
print(C.__bases__)  # 返回的是一个元组.

__bases__属性能查看所有继承的直接父类，__base__只能查看从左到右继承的第一个子类。

<class '__main__.A'>
(<class '__main__.A'>, <class '__main__.B'>)

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