第十一章 (补充)面向对象继承

2023-12-15 09:12:33

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继承

继承简介

  1. 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，父类可称为基类或超类
  2. python支持多继承，新建的类可以支持一个或多个父类
'''单继承和多继承简单定义'''
class Parent1:
    pass
class Parent2:
    pass
class Sub1(Parent1): #单继承
    pass
print(Sub1.__bases__)  # 查看自己的父类---->(<class '__main__.Parent1'>,)
 
class Sub2(Parent1,Parent2): # 多继承
    pass
print(Sub2.__bases__)    # 查看自己的父类---->(<class '__main__.Parent1'>, <class '__main__.Parent2'>)

经典类与新式类

在py2中有经典类和新式类的区别：

  • 新式类：继承了object类的子类，以及该子类的子类，子子类
  • 经典类：没有继承object类的子类，以及该子类的子类，子子类
'''py2中'''
class Foo:
    pass     # 经典类
class Bar(object):
    pass     # 新式类

注意：在py3中没有继承任何类，默认继承object类，所以python3中都是新式类

'''py3中'''
class Foo():
    pass
print(Foo.__bases__) # --->(<class 'object'>,),默认继承object类
 
class Sub(Foo):
    pass
 
print(Sub.__bases__) # ---->(<class '__main__.Foo'>,)

类继承解决了什么问题

  • 类解决对象与对象之间代码冗余的问题,子类可以遗传父类的属性
  • 继承解决的是类与类之间代码冗余的问题
  • object类丰富了代码的功能

示例如下：

'''学生选课系统和老师打分功能'''
# 学生类
class Student():
    def __init__(self,name,age,gender,course = None):
        self.name = name
        self.age = age
        self.gender = gender
        self.course = course
    # 定义一个选课的方法
    def choose_course(self,course):
        if self.course is None:
            self.course = []
        self.course.append(course)
        print(f"Student choice class --->{self.course}")
 
# 教师类
class Teacher():
    def __init__(self,name,age,gender,level):
        self.name = name
        self.age = age
        self.gender = gender
        self.level = level
    # 定义一个打分方法
    def make_score(self,stu_obj,score):
        stu_obj.score = score
        print(f'Teacher{self.name} make {stu_obj.score} to {stu_obj.name}! ')
    
'''有很多冗余的代码，优化一下，定义一个人的类整合一下重复的代码'''
# 人类
class Human():
    def __init__(self, name, age, gender):
        self.name = name
        self.age = age
        self.gender = gender
 
 
# 学生类
class Student(Human):
    def __init__(self, name, age, gender, score=None, course=None):
        Human.__init__(self, name, age, gender)
        self.score = score
        self.course = course
 
    # 定义一个选课的方法
    def choose_course(self, course):
        if self.course is None:
            self.course = []
        self.course.append(course)
        print(f"Student choice class --->{self.course}")
 
 
# 教师类
class Teacher(Human):
    def __init__(self, name, age, gender, level):
        Human.__init__(self, name, age, gender)
        self.level = level
 
    # 定义一个打分方法
    def make_score(self, stu_obj, score):
        stu_obj.score = score
        print(f'Teacher{self.name} make {stu_obj.score}marks to {stu_obj.name}! ')
 
 
# 学生类实例化
stu = Student('HammerZe', 18, 'male')
stu.choose_course('python')
 
# 教师类实例化
teacher = Teacher('li', 18, 'male', 10)
teacher.make_score(stu, 90)
 
Student choice class --->['python']
Teacherli make 90marks to HammerZe!

多继承的优缺点

  • 优点：子类可以同时遗传多个父类的属性，最大限度的重用代码
  • 缺点：违反人的思维习惯，一个人有两个爹，代码的可读性会变差，不建议使用多继承，如果不可避免多个父类的继承，应该使用Mixins机制
  • 继承表达的是一种“是”什么关系

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底提升多继承的可读性
  • 让多继承满足人的思维习惯--->什么“是”什么
class Vehicle:
    pass
class FlyableMixin:   # 规范多继承
    def fly(self):
        pass
# 民航飞机
class CiviAircraft(FlyableMixin,Vehicle)
	pass
#直升机
class Helicopter(FlyableMixin,Vehicle)
	pass
class Car(Vehicle)
	pass 
 
'''表达是的关系，放在继承的末尾，特们都是交通工具'''
 
'''eg：飞机有飞的功能，是交通工具'''
 
如果有多个功能就必须写多个Mixin类！

继承的查找顺序

  • 对象>子类>父类>父父类
  • 单继承背景下属性查找

示例如下：

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')
 
 
obj = Bar()
obj.f2()
# 结果
Foo.f2
Bar.f1
 
'''查找顺序：
1.obj先从obj名称空间找，再从Bar名称空间中找，没有f2去他爹(Foo)中找
2.执行Foo中得f2，遇到self.f1()此时self是obj，是Bar的对象
3.执行Bar中的f1
'''
 
 
# 区别下:父类不想让子类的方法覆盖，可以私有化
class Foo:
    def __f1(self):  # _Foo__f1()
        print('Foo.f1')
 
    def f2(self):
        #
        print('Foo.f2')
        self.__f1()  # _Foo__f1()
 
 
class Bar(Foo):
    def __f1(self):  # # _Bar__f1()
        print('Bar.f1')
 
obj = Bar()
obj.f2()
 
# 结果
Foo.f2
Foo.f1
'''Foo中f1私有化，所以输出的是Foo中的f1'''

多继实现原理

菱形结构

在python中可以继承多个类，这样就会引发下面的结构：

  • 当D继承B和C，B、C分别继承A就会组成一个菱形的继承关系，这样就会涉及到查找属性的顺序问题，A、B、C、中如果方法重名，输出的顺序是按mro列表输出的顺序继承

示例如下：

'''py3中'''
 
class A():
    def out_text(self):
        print('from A')
 
class B(A):
    def out_text(self):
        print('from B')
 
class C(A):
    def out_text(self):
        print('from C')
 
class D(B,C):
    pass
 
obj = D()
obj.out_text() # 结果---->from B
''' 可以打印出mro列表查看顺序'''
print(D.mro())
# [<class '__main__.D'>,
# <class '__main__.B'>, 
# <class '__main__.C'>, 
# <class '__main__.A'>,
# <class 'object'>]
 
'''这样看来查找顺序就显而易见了，
1、从D中找out_text方法，没有直接去B
2、B中有out_text方法，直接输出停止查找'''
  • mro列表查找准则：
    1. 子类先查，再查父类
    2. 当继承多个父类的时候，按mro列表顺序被检查
    3. 如果继承多个类，被继承类内具有相同的方法，先输出mro列表左边类的方法
  • 注意：mro列表可以写成__mro__也可以，调用mro方法的必须是起始类，obj是D的对象，所以用D.mro()
  • mro列表是通过一个C3线性算法来实现的

非菱形结构

代码实现如下：

'''py3中'''
 
 
class E:
    pass
 
 
class F:
    pass
 
 
class B(E):
    pass
 
 
class C(F):
    pass
 
 
class D:
    def test(self):
        print('from D')
 
 
class A(B, C, D):
    pass
 
 
print(A.mro())
'''
查找顺序如下：
[<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 D

深度优先和广度优先

深度优先：

  • 经典类：按深度优先查询

经典类查找顺序如下：

在py2中，没有继承object的类及其子类都是经典类

代码实现：

'''py2中'''
class G:
    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):
    pass
 
 
obj = A()
obj.test()  # 查找顺序为:obj->A->B->E->G->C->F->D->object
 
# 结果
from B

广度优先：

  • 新式类：按广度优先顺序查找

新式类查找顺序如下：

在py3中，默认为新式类

代码实现如下：

'''py3中'''
class G:
    def test(self):
        print('from G')
class E(G):
    pass
class F(G):
    pass
class B(E):
    pass
class C(F):
    pass
class D(G):
    def test(self):
        print('from D')
 
class A(B, C, D):
    pass
 
 
obj = A()
obj.test() # 查找顺序为:obj->A->B->E->C->F->D->G->object
 
# 结果
from D

super（）方法

super（）方法的存在就是为了解决多重继承的问题，在一个父类中使用super（）方法用于调用下一个父类的方法

  • super方法
class A:
    def test(self):
        print('from A')
        super().test()
'''用于调用下一个父类的方法B.test'''
 
class B:
    def test(self):
        print('from B')
 
 
class C(A, B):
    pass
 
 
c = C()
c.test()
print(C.mro())
# 查找顺序如下
#[<class '__main__.C'>, <class '__main__.A'>, <class '__main__.B'>, <class 'object'>]
 
# 结果
from A
from B

抽象类

python的抽象类需要借助模块实现，抽象类是一个特殊的类，它只能被继承，不能被实例化

  • 作用：在不同的模块中通过抽象基类来调用，可以用最精简的方式展示出代码之间的逻辑关系，让模块之间的依赖清晰简单，使得代码的可读性变高。
  • 注意：子类继承抽象类的时候，必须定义相同方法对抽象类的方法进行覆盖
import abc
# 抽象类： 抽象类只能被继承，不能被实例化
class Animal(metaclass=abc.ABCMeta):
 
    @abc.abstractmethod  # 该方法已经是抽象方法了
    def speak(self): pass
 
    @abc.abstractmethod
    def login(self):pass
 
class People(Animal):
    def speak(self):
        print('嗷嗷嗷')
 
    def login(self):
        pass
 
 
class Pig(Animal):
    def speak(self):
        print('哼哼哼')
 
 
class Dog(Animal):
    def speak(self):
        print('汪汪汪')
 
 
obj = People()
obj.speak()

方法补充：

  1. sel.__class__查看对象所属类

  2. 类名/对象名.__dict__查看类/对象名称空间

  3. 类名/对象名.__bases__查看父类

  4. 起始类名.__mro__打印继承顺序，py3从左到右查找

  5. locals()查看局部名称空间

  6. globals()查看全局名称空间

  7. dirs(str)查看字符串所搭配的内置方法有哪些，查看内容可换

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