Python面向对象：继承和多态

继承与多态简介：

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。

继承

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）。

如下列代码所示，继承的好处是子类获得了父类的全部功能。

#编写一个名为Animal的class，有一个run()方法可以直接打印：
class Animal():
    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。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
Animal is running...
Animal is running...

 

#继承的第二个好处需要我们对代码做一点改进。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...')

dog = Dog()
dog.run()

cat = Cat()
cat.run()

#运行结果
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。

#也可以对子类增加一些方法，如

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

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

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

#再编写一个函数来理解多态，这个函数接受一个Animal类型的变量

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

#再定义一个Tortoise类，也从Animal派生
class Tortoise(Animal):
    def run(self):
        print('Tortoise is running slowly...')

a = Animal()
d = Dog()
c = Cat()

run_twice(Tortoise())

print('a is Animal?', isinstance(a, Animal))
print('a is Dog?', isinstance(a, Dog))
print('a is Cat?', isinstance(a, Cat))

print('d is Animal?', isinstance(d, Animal))
print('d is Dog?', isinstance(d, Dog))
print('d is Cat?', isinstance(d, Cat))

run_twice(c)

#运行结果
Tortoise is running slowly...
Tortoise is running slowly...
#新增一个Animal的子类，不必对run_twice()做任何修改，实际上，任何依赖Animal作为参数的函数或者方法都可以不加修改地正常运行，原因就在于多态

a is Animal? True
a is Dog? False
a is Cat? False

d is Animal? True
d is Dog? True
d is Cat? False

Cat is running...
Cat is running..

多态

       多态指的是一类事物有多种形态，（一个抽象类有多个子类，因而多态的概念依赖于继承）。

        区别多态与多态性：

• 多态：同一种事物的多种形态，动物分为人类，猪类（在定义角度） 
• 多态性：一种调用方式，不同的执行效果（多态性）

       多态的好处就是，当我们需要传入Dog、Cat、Tortoise……时，我们只需要接收Animal类型就可以了，因为Dog、Cat、Tortoise……都是Animal类型，然后，按照Animal类型进行操作即可。由于Animal类型有run()方法，因此，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，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。

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。

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。但是，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“，你不一定要传入真正的文件对象，完全可以传入任何实现了read()方法的对象。

学习笔记内容来自：廖雪峰学习文档、多态详解