继承和派生

一 继承介绍

　　1.1 什么是继承

　　　　继承是一种创建新类的方式，新建的类可称为子类或派生类，父类又可称为基类或超类,子类会遗传父类的属性

　　　　需要注意的是：python支持多继承,新建的类可以继承一个或多个父类

class Parent1(object):
    x=1111

class Parent2(object):
    pass

class Sub1(Parent1): # 单继承
    pass

class Sub2(Parent1,Parent2): # 多继承
    pass

print(Sub1.__bases__)#__bases__可以查看类继承的所有父类
print(Sub2.__bases__)

　　　　python的多继承优缺点：

　　　　优点：子类可以同时遗传多个父类的属性，最大限度地重用代码

　　　　缺点：1、违背人的思维习惯：继承表达的是一种什么"是"什么的关系

　　　　　　   2、代码可读性会变差

　　　　　　   3、不建议使用多继承，有可能会引发可恶的菱形问题，扩展性变差。如果真的涉及到一个子类不可避免地要重用多个父类的属性，应该使用Mixins　

#在python2中有经典类与新式类之分
# 新式类：继承了object类的子类，以及该子类的子类子子类。。。
# 经典：没有继承object类的子类，以及该子类的子类子子类。。。

#在python3中没有继承任何类，那么会默认继承object类，所以python3中所有的类都是新式类

　　1.2 为什么要有继承

　　　　用来解决类与类之间代码冗余问题

二 继承与抽象（如何使用继承）

　　要找出类与类之间的继承关系，需要先抽象，再继承。抽象即总结相似之处，总结对象之间的相似之处得到类，总结类与类之间的相似之处就可以得到父类，如下图所示

　　基于上图我们可以看出类与类之间的继承指的是什么’是’什么的关系（比如人类，猪类，猴类都是动物类）。子类可以继承／遗传父类所有的属性，因而继承可以用来解决类与类之间的代码重用性问题。

class OldboyPeople: #定义一个父类
    school = 'OLDBOY'
    def __init__(self,name,age,sex):
        self.name = name
        self.age = age
        self.sex = sex

class Student(OldboyPeople):#学生类继承父类
    def choose(self):
        print('学生%s 正在选课'%self.name)

class Teacher(OldboyPeople):#教师类继承父类
     # 指名道姓地跟父类OldboyPeople去要__init__ 
    def __init__(self,name,age,sex,salary,level):
        OldboyPeople.__init__(self,name,age,sex)
        self.salary = salary
        self.level = level
    def score(self):
        print('老师 %s 正在给学生打分'%self.name)

四 属性查找

　　有了继承关系，对象在查找属性时，先从对象自己的__dict__中找，如果没有则去子类中找，然后再去父类中找……

class Foo:
    def f1(self):
        print('Foo.f1')
    def f2(self):
        print('Foo.f2')
        self.f1()

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

b = Bar()
b.f2()
Foo.f2
Bar.f1

　　父类如果不想让子类覆盖自己的方法，可以采用双下划线开头的方式将方法设置为私有的

class Foo:
    def __f1(self):# 变形为_Foo__f1
        print('Foo.f1')
    def f2(self):
        print('Foo.f2')
        self.__f1()# 变形为self._Foo__f1,因而只会调用自己所在的类中的方法

class Bar(Foo):
     def __f1(self):# 变形为_Bar__f1
         print('Bar.f1')
b = Bar()
b.f2()
Foo.f2
Foo.f1

五 继承的实现原理

　　5.1 菱形问题

　　　　因为python中支持多继承，一个子类是可以同时继承多个父类的，这固然可以带来一个子类可以对多个不同父类加以重用的好处，但是这也带来了菱形问题(或称钻石问题，有时候也被称为“死亡钻石”)

                                                                                                                

　　　　这种继承结构下导致的问题称之为菱形问题：如果A中有一个方法，B和/或C都重写了该方法，而D没有重写它，那么D继承的是哪个版本的方法：B的还是C的？如下所示

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(B,C):
    pass


obj = D()
obj.test() # 结果为：from B
#要想搞明白obj.test()是如何找到方法test的，需要了解python的继承实现原理

　　5.2 继承原理

　　　　python到底是如何实现继承的呢？ 对于你定义的每一个类，Python都会计算出一个方法解析顺序(MRO)列表，该MRO列表就是一个简单的所有基类的线性顺序列表，如下

print(D.mro()) # 类D以及类D的对象访问属性都是参照该类的mro列表
[<class '__main__.D'>, <class '__main__.B'>, <class '__main__.C'>, <class '__main__.A'>, <class 'object'>]

#python会在MRO列表上从左到右开始查找基类,直到找到第一个匹配这个属性的类为止
‘’’
1.子类会先于父类被检查
2.多个父类会根据它们在列表中的顺序被检查
3.如果对下一个类存在两个合法的选择,选择第一个父类
‘’‘

#1.由对象发起的属性查找，会从对象自身的属性里检索，没有则会按照对象的类.mro()规定的顺序依次找下去，
#2.由类发起的属性查找，会按照当前类.mro()规定的顺序依次找下去，

　　5.3 深度优先和广度优先

　　　　参照下述代码，多继承结构为非菱形结构，经典类与新式的属性查找顺序一样。此时，会按照先找B这一条分支，然后再找C这一条分支，最后找D这一条分支的顺序直到找到我们想要的属性

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

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

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

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

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

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

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

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

obj = A()
obj.test() # 结果为：from B
# 可依次注释上述类中的方法test来进行验证

　　　　如果继承关系为菱形结构，那么经典类与新式类会有不同MRO，分别对应属性的两种查找方式：深度优先和广度优先

　　　　经典类：深度优先，会在检索第一条分支的时候就直接一条道走到黑，即会检索大脑袋（共同的父类）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

class G: # 在python2中，未继承object的类及其子类，都是经典类
    def test(self):
        print('from G')

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

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

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

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

obj = A()
obj.test() # 如上图，查找顺序为:obj->A->B->E->G->C->F->D->object
# 可依次注释上述类中的方法test来进行验证,注意请在python2.x中进行测试

　　　　新式类：广度优先，会在检索最后一条分支的时候检索大脑袋

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

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

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

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

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

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

obj = A()
obj.test() # 如上图，查找顺序为:obj->A->B->E->C->F->D->G->object
# 可依次注释上述类中的方法test来进行验证

 六 python Mixins机制

　　多继承的正确打开方式：mixins机制

　　mixins机制核心：就是在多继承背景下尽可能地提升多继承的可读性

　　ps：让多继承满足人的思维习惯=》什么"是"什么

　　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，所以把飞行功能放到交通工具这个父类中是不合理的

　　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。

　　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

# ps: 采用某种规范（如命名规范）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父类都只是一个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）

七 派生和方法重用

　　7.1 派生

　　　　派生是子类中衍生出的新东西

　　　　1、子类独有，父类没有

　　　　2、子类有，父类也有，子类是完全覆盖父类的

　　　　3、子类有，父类也有，子类是在父类的基础上进行拓展

　　7.2 方法重用

　　　　方式一：指名道姓调用某一个类下的函数=》不依赖于继承关系

class OldboyPeople: #定义一个父类
    school = 'OLDBOY'
    def __init__(self,name,age,sex):
        self.name = name
        self.age = age
        self.sex = sex

class Teacher(OldboyPeople):  # 教师类继承父类
    # 指名道姓地跟父类OldboyPeople去要__init__ 
    def __init__(self, name, age, sex, salary, level):
        OldboyPeople.__init__(self, name, age, sex)
        self.salary = salary
        self.level = level
    def score(self):
        print('老师 %s 正在给学生打分' % self.name)

　　　　方式二：super()调用父类提供给自己的方法=》严格依赖继承关系

　　　　调用super()会得到一个特殊的对象，该对象会参照发起属性查找的那个类的mro,去当前类的父类中找属性

class Teacher(People):
     def __init__(self,name,sex,age):
         # python3中可以简写为super()。
         super().__init__(name,age,sex) #调用的是绑定方法，自动传入self
         # 在Python2中super的使用需要完整地写成super(自己的类名, self)
         super(Teacher,self).__init__(name,age,sex)
         self.salary = salary
         self.level = level
     def score(self):
         print('老师 %s 正在给学生打分' % self.name)

　　　　案例

class A:
    def test(self):
        print('from A')
        super().test()

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

class C(A,B):
    pass
print(C.mro())
# [<class '__main__.C'>, <class '__main__.A'>, <class '__main__.B'>, <class 'object'>]
# 在代码层面A并不是B的子类，但从MRO列表来看，属性查找时，就是按照顺序C->A->B->object，B就相当于A的“父类”
obj=C()
obj.test() # 属性查找的发起者是类C的对象obj，所以中途发生的属性查找都是参照C.mro()