Python面向对象之继承和多态

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称之为基类、父类或者超类（Base class、Supper class）。

比如，我们已经编写了一个名为Animal的class,有个run（）方法可以直接打印：

class Animal(object):
    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。

继承有什么好处呢？最大的好处就是子类获得了父类的全部功能。由于Animal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()

Animal is running...
Animal is running...

当然，也可以对子类增加一些方法，比如Dog类。

继承的第二个好处需要我们对代码做一点改进。你看到了，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 Animal(object):
    def run(self):
        print('Animal is running...')class Dog(Animal):
    def run(self):
        print('Dog is haha running...')

    def eat(self):
        print('Eating meat...')
class Cat(Animal):
    def run(self):
        print('Cat is miaomiao running...')

    def eat(self):
        print('Eating fish...')dog = Dog()
dog.run()
dog.eat()

cat = Cat()
cat.run()
cat.eat()

再次运行，结果如下：

Dog is haha running...
Eating meat...
Cat is miaomiao running...
Eating fish...

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。

要理解什么是多态，我们首先要对数据类型再作一点说明。当我们定义一个class的时候，我们实际上就定义了一种数据类型。我们定义的数据类型和Python自带的数据类型，比如str、list、dict没什么两样：

a = list()#a是list类型#a是list类型

b = Animal() #b是Animal类型

c = Dog #c是Dog类型

判断一个变量是否是某个类型可以用isinstance()判断：

>>> isinstance(a, list)
True
>>> isinstance(b, Animal)
True
>>> isinstance(c, Dog)
True

看来a,b,c确实对应着list、Animal、Dog这3种类型。

但是等等，试试：

>>> isinstance(c, Animal)
True

看来c不仅仅是Dog，c还是Animal！

不过仔细想想，这是有道理的，因为Dog是从Animal继承下来的，当我们创建了一个Dog的实例c时，我们认为c的数据类型是Dog没错。但c同时也是Animal也没错，Dog本来就是Animal的一种！

所以，在继承关系中，如果一个实例的数据类型是某个子类，那它的数据类型也可以被看做父类。但是，反过来就不行：

>>> b = Animal()
>>> isinstance(b, Dog)
False

Dog可以看成Animal，但Animal不可以看成Dog。

要理解多态的好处，我们还需要再编写一个函数，这个函数接受一个Animal类型的变量：

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

当我们传入Animal的实例时，run_twice()就打印出：

>>> run_twice(Animal())
Animal is running...
Animal is running...

当我们传入Dog的实例时，run_twice()就打印出：

>>> run_twice(Dog())
Dog is running...
Dog is running...

看上去没啥意思，但是仔细想想，如果我们再定义一个pig类型，也从Animal派生：

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

当我们调用run_twice(pig())

>>> run_twice(Pig())
Pig is running slowly...
Pig is running slowly...

多态的好处就是，当我们需要传入Dog、Cat、Pig时，我们只需要接收Animal类型就可以了，因为Dog、Cat、Pig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run（）方法是作用在Animal、Dog、cat、还是Pig对象上的，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：

对修改封闭：不需要修改依赖Animal类型的run_twice()等函数。

继承还可以一级一级地继承下来。而任何类，最终都可以追溯到根类object，这些继承关系看上去就像一颗倒着的树：

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