继承介绍、经典类和新式类、继承和抽象、封装和派生、组合

【一】继承介绍

• 继承是一种创建新类的方式，新建的类可以继承一个或多个父类（python支持多继承），父类又可称为基类或超类，新建的类称为派生类或子类。

• 子类会“遗传”父类的属性，从而解决代码重用问题（去掉冗余的代码）

• 继承：

  • 单继承：继承一个父类的子类
  • 多继承：继承多个父类的子类

class Student(School):
# 继承的类叫父类 School
# 新建的类叫子类 Student

【1】单继承和多继承

# 定义父类
class ParentClass1:pass# 定义父类
class ParentClass2:pass# 单继承，基类是ParentClass1，派生类是SubClass
class SubClass1(ParentClass1):pass# python支持多继承，用逗号分隔开多个继承的类
class SubClass2(ParentClass1, ParentClass2):pass

class School(object):school = '清华'class Person(object):height = 180weight = 50# 单继承
class Student(Person):def __init__(self, name):self.name = namedef tell_me(self):print(f"我是 {self.name} 我身高 {self.height} 体重 {self.weight}")stu1 = Student("chosen")
stu1.tell_me() # 我是 chosen 我身高 180 体重 50# 多继承
class Teacher(School, Person):def __init__(self, name):self.name = namedef tell_me(self):print(f"我是 {self.name} 我身高 {self.height} 体重 {self.weight} 学校在{self.school}")teacher = Teacher("max")
teacher.tell_me() # 我是 max 我身高 180 体重 50 学校在清华

【2】查看继承

# 查看继承的父类
print(Student.__base__)  # <class '__main__.Person'>
print(Teacher.__base__)  # <class '__main__.School'># 查看当前继承的父类们
print(Student.__bases__)  # (<class '__main__.Person'>,)
print(Teacher.__bases__)  # (<class '__main__.School'>, <class '__main__.Person'>)

【二】经典类和新式类

• 只有在python2中才分新式类和经典类，python3中统一都是新式类
• 在python3中，无论是否继承object，都默认继承object，即python3中所有类均为新式类

【1】什么是经典类

• 在 py2 中没有显示继承 object 的类或者是该类的子类都是经典类

【2】什么是新式类

• 在 py2 中显示继承 object 的类或者是该类的子类都是新式类
• 在 py3 之后所有的类默认都是新式类，不写默认继承 object

【三】继承和抽象（先抽象再继承）

• 继承描述的是子类与父类之间的关系，是一种什么是什么的关系。
• 抽象即抽取类似或者说比较像的部分

【1】抽象

• 抽象分成两个层次
  • 将奥巴马和梅西这俩对象比较像的部分抽取成类；
  • 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

【2】继承

• 继承：是基于抽象的结果，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

【3】继承和抽象

• 继承是由少变多
• 抽象是由多变少

【4】在python中实现继承

[1]继承总类

• 猫可以：喵喵叫、吃、喝、拉、撒
• 狗可以：汪汪叫、吃、喝、拉、撒

# 有一只猫
class Cat(object):def speak(self):print(f"猫可以喵喵叫")def eat(self):print("猫可以吃饭")def drink(self):print("猫可以喝水")# 有一只狗
class Dog(object):def speak(self):print(f"狗可以旺旺叫")def eat(self):print("狗可以吃饭")def drink(self):print("狗可以喝水")

[2]代码实现

class Animal(object):def speak(self):print(f"{self.name}可以叫")def eat(self):print(f"{self.name}可以吃饭")def drink(self):print(f"{self.name}可以喝水")class Dog(Animal):def __init__(self, name):self.name = '狗' + nameclass Cat(Animal):def __init__(self, name):self.name = '猫' + namecat_one = Cat(name='小花')
cat_one.speak() # 猫小花可以叫
dog_one = Dog(name='旺财')
dog_one.speak() # 狗旺财可以叫

【四】封装后继承的属性查找顺序

【1】封装之前的属性查找顺序

• 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')# 【3】发现父类中找到了 f2 方法def f2(self):print('Foo.f2')# 【4】# 但是这里犯了难，这个 self 到底是 Foo 还是 Bar ？# 我们要时刻记得，源头是谁，这个self就是谁# 我们是从 对象 b 来的，而对象 b 又是 Bar 的对象# 我们从 Bar 找到了 Foo 类里面，所以我们的源头就是 Bar# 那这个 self 就是 Bar ， 而 Bar 类里面有 f1 方法# 所以我们就会回到 Bar 类里面self.f1()class Bar(Foo):# 【2】来到 Bar 类里面寻找 f2 方法，但是发现自己没有# 于是向上查找，去父类 Foo 中查找def f1(self):# 【5】 找到了 Bar 中的方法print('Bar.f1')# 实例化类得到对象
b = Bar()
# 【1】对象调用方法
b.f2()
# 【6】所以打印的顺序是 Foo 类中的 f2 ， Bar 类中的 f1
# Foo.f2
# Bar.f1

• b.f2()会在父类Foo中找到f2
  • 先打印Foo.f2
  • 然后执行到self.f1(),即b.f1()
• 仍会按照：对象本身->类Bar->父类Foo的顺序依次找下去
  • 在类Bar中找到f1
  • 因而打印结果为Foo.f1

【2】有封装的时候的继承

• 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:# 变形为_Foo__fadef __f1(self):print('Foo.f1')def f2(self):print('Foo.f2')# 变形为self._Foo__fa,因而只会调用自己所在的类中的方法self.__f1()class Bar(Foo):# 变形为_Bar__f1def __f1(self):print('Bar.f1')b = Bar()
# 在父类中找到f2方法，进而调用b._Foo__f1()方法，同样是在父类中找到该方法
b.f2()
# Foo.f2
# Foo.f1

【3】总结

• 如果属性不封装的情况下，谁实例化得到的 self 就去谁里面找
• 如果属性封装的情况下，谁实例化得到的 self 无效，只能在当前所在的类的名称空间里面找

【五】派生

• 派生是指子类继承父类，派生出自己的属性与方法，并且重用父类的属性与方法

【1】子类继承父类的属性

# 子类继承父类的属性
class People:school = '清华大学'def __init__(self,name,sex,age):self.name = nameself.sex = sexself.age = ageclass Teacher(People):# 派生 ： 派生出自己新的属性，在进行属性查找时，子类中的属性名会优先于父类被查找def __init__(self,name,sex,age,title):self.name = nameself.sex = sexself.age = ageself.title = titledef teach(self):print('%s is teaching' % self.name)# 只会找自己类中的__init__，并不会自动调用父类的
obj = Teacher('chosen', 'male', 20, '高级讲师')print(obj.name, obj.sex, obj.age, obj.title)
# chosen male 20 高级讲师

【2】继承方式一

• 指名道姓的调用某一个类的函数

class People:school = '清华大学'def __init__(self, name, sex, age):self.name = nameself.sex = sexself.age = ageclass Teacher(People):# 派生 ： 派生出自己新的属性，在进行属性查找时，子类中的属性名会优先于父类被查找def __init__(self, name, sex, age, title):# 直接调用 父类 中 的 __init__ 方法# 调用的是函数,因而需要传入selfPeople.__init__(self, name, age, sex)self.title = titledef teach(self):print('%s is teaching' % self.name)# 只会找自己类中的__init__，并不会自动调用父类的
obj = Teacher('chosen', 'male', 20, '高级讲师')print(obj.name, obj.sex, obj.age, obj.title)
# # chosen male 20 高级讲师

【3】继承方式二

• 调用super()会得到一个特殊的对象
• 该对象专门用来引用父类的属性
• 且严格按照MRO规定的顺序向后查找

class People:school = '清华大学'def __init__(self, name, sex, age):self.name = nameself.sex = sexself.age = ageclass Teacher(People):# 派生 ： 派生出自己新的属性，在进行属性查找时，子类中的属性名会优先于父类被查找def __init__(self, name, sex, age, title):# 直接调用 父类 中 的 __init__ 方法# 调用的是绑定方法，因此会自动传入self,但是需要传入相应的参数super().__init__(name, sex, age)self.title = titledef teach(self):print('%s is teaching' % self.name)# 只会找自己类中的__init__，并不会自动调用父类的
obj = Teacher('chosen', 'male', 18, '高级讲师')print(obj.name, obj.sex, obj.age, obj.title)
# chosen male 18 高级讲师

【六】继承实现的原理

【1】非菱形结构继承的顺序

• 在Java和C#中子类只能继承一个父类，而Python中子类可以同时继承多个父类，如A(B,C,D)
• 如果继承关系为非菱形结构，则会按照先找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

【2】菱形结构继承顺序

• 如果继承关系为菱形结构，那么属性的查找方式有两种，分别是：深度优先和广度优先（当前 py3 版本实行广度优先）

[1]深度优先

• 当类是经典类时，多继承情况下，在查找属性不存在时，会按照深度优先的方式查找下去

[2]广度优先

• 当类是新式类时，多继承情况下，在查找属性不存在时，会按照广度优先的方式查找下去

【3】代码

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):def test(self):print('from D')class E(C):def test(self):print('from E')class F(D, E):# def test(self):#     print('from F')passf1 = F()
f1.test()
# 只有新式才有这个属性可以查看线性列表，经典类没有这个属性
print(F.__mro__)# 新式类继承顺序:F->D->B->E->C->A
# 经典类继承顺序:F->D->B->A->E->C
# python3中统一都是新式类
# pyhon2中才分新式类与经典类

• 为了实现继承,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。
• 我们不去深究这个算法的数学原理,它实际上就是合并所有父类的MRO列表并遵循如下三条准则:
  • 子类会先于父类被检查
  • 多个父类会根据它们在列表中的顺序被检查
  • 如果对下一个类存在两个合法的选择,选择第一个父类

【七】组合

• 在一个类中以另一个类的对象作为数据属性，称为类的组合

class Course:def __init__(self, name, period, price):self.name = nameself.period = periodself.price = pricedef tell_info(self):print(f'当前课程名字 {self.name} 当前课程周期 {self.period} 当前课程价格 {self.price}')class Date:def __init__(self, year, mon, day):self.year = yearself.mon = monself.day = daydef tell_birth(self):print(f'当前生日 {self.year} 年 {self.mon} 月 {self.day} 日')class People:school = '清华大学'def __init__(self, name, sex, age):self.name = nameself.sex = sexself.age = age# Teacher类基于继承来重用People的代码
# 基于组合来重用Date类和Course类的代码
class Teacher(People):# 老师是人def __init__(self, name, sex, age, title, year, mon, day):super().__init__(name, age, sex)# 老师有生日self.birth = Date(year, mon, day)# 老师有课程，可以在实例化后，往该列表中添加Course类的对象self.courses = []def teach(self):print(f'当前老师正在授课 {self.name}')python = Course('python', '3mons', 3000.0)
linux = Course('linux', '5mons', 5000.0)
teacher1 = Teacher('dream', 'male', 18, '金牌讲师', 1987, 3, 23)# teacher1有两门课程
teacher1.courses.append(python)
teacher1.courses.append(linux)# 重用Date类的功能
teacher1.birth.tell_birth()# 重用Course类的功能
for obj in teacher1.courses:obj.tell_info()# 当前生日 1987 年 3 月 23 日
# 当前课程名字 python 当前课程周期 3mons 当前课程价格 3000.0
# 当前课程名字 linux 当前课程周期 5mons 当前课程价格 5000.0

【1】组合和继承的区别

• 组合与继承都是有效地利用已有类的资源的重要方式。但是二者的概念和使用场景皆不同，

【2】继承的方式

• 通过继承建立了派生类与基类之间的关系，它是一种'是'的关系，比如白马是马，人是动物。
• 当类之间有很多相同的功能，提取这些共同的功能做成基类，用继承比较好，比如老师是人，学生是人

【3】组合的方式

• 用组合的方式建立了类与组合的类之间的关系，它是一种‘有’的关系,比如教授有生日，教授教python和linux课程，教授有学生s1、s2、s3...