Python面向对象中的继承、多态和封装
一、面向对象的三大特性
- 封装：把很多数据封装到⼀个对象中，把固定功能的代码封装到⼀个代码块， 函数，对象， 打包成模块。 这都属于封装思想。
- 继承：⼦类可以⾃动拥有⽗类中除了私有属性外的其他所有内容。 说⽩了， ⼉⼦可以随便⽤爹的东⻄。
- 多态： 同⼀个对象， 多种形态。在Python中处处是多态，因为在Python中一个变量可以是多种形态。
二、封装
封装，顾名思义，就是将某些东西给封装起来，以后想要使用的时候再去调用。
所以，在使用面向对象的封装特性时需要：① 将内容封装到某处 ② 调用时从某处取出来
封装分为两部分：
- 广义上的封装：实例化一个对象,给对象空间封装一些属性。
- 狭义上的封装：私有制。私有成员：私有静态属性，私有方法，私有对象属性。
我们先看广义上的封装：
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将内容封装到某处
class MyClass: def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age # 在实例化对象时，会自动执行__init__方法，将对象空间传递给self这个位置参数 obj = MyClass("oldniu", 20) # 将"oldniu" 和 20 分别封装到obj（self）的name和age属性中 -
从某处调用封装的内容
调用被封装的内容时，有两种方式：① 通过对象直接调用 ② 通过self间接调用
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通过对象直接调用
class MyClass: def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age obj = MyClass("oldniu", 20) print(obj.name) # 通过obj对象直接调用里面的name属性 print(obj.age) # 通过obj对象直接调用里面的age属性 -
通过self间接调用
class MyClass: def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age def func(self): print(self.name) # 使用self间接调用obj对象中的name属性 print(self.age) # 使用self间接调用obj对象中的age属性 obj = MyClass("oldniu", 20) obj.func() # 对象执行方法时Python会默认将obj传给参数self
综上所述，对于面向对象广义上的封装来说，其实就是使用初始化方法将内容封装到 对象 中，然后通过对象直接或者self间接获取被封装的内容。
我们再看狭义上的封装
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私有静态属性
class MyClass: __gender = "男" # 私有静态属性 def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age def get_gender(self): return self.__gender # 在类的内部可以访问私有静态属性 # print(MyClass.__gender) # 类名不能直接访问私有静态属性 obj = MyClass("oldniu", 20) # print(obj.__gneder) # 对象不能访问私有静态属性 print(obj.get_gender()) # 男对于私有静态字段来说，只能在本类中内部访问，类的外部，子类均不可访问。
tips：其实在类的外部可以通过使用_MyClass__gender访问私有静态属性，但是一般我们不会去使用。
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私有方法
class MyClass: def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age def __func(self): print("666666") def func(self): self.__func() 类内部访问静态方法 obj = MyClass("dogfa", 20) obj.func() # 私有方法和私有静态字段一样，只能在本类中内部访问，类的外部和子类均不课访问。
三、继承
什么是继承？⼦类可以⾃动拥有⽗类中除了私有属性外的其他所有内容就是继承。
- 继承的优点
- 提高代码的复用性
- 提高代码的维护性
- 使类与类之间发生关联
- 继承的分类
- 单继承
- 多继承
我们先来看单继承
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类名，对象执行父类方法
# 定义一个Animal父类 class Animal: type_name = "动物类" def __init__(self, name): self.name = name def eat(self): print("吃吃吃...") # 继承于Animal类 class Dog(Animal): pass # 类名调用父类的属性和方法 print(Dog.type_name) Dog.eat(111) # 对象调用父类的属性和方法 dog = Dog("二哈") # 调用父类的__init__方法实例化对象 print(dog.name) print(dog.type_name) dog.eat() print(dog.__dict__) -
执行顺序
- 实例化对象时必须执行__init__方法，类中没有，从父类找，父类没有，从object类中找。
- 先要执行自己类中的eat方法，自己类没有才能执行父类中的方法。
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同时执行类及父类方法
方法一：
如果想执行父类的func方法，这个方法并且子类中夜用，那么就在子类的方法中写上：
父类.func(对象,其他参数)
class Animal: type_name = "动物类" def __init__(self, name, age, gender): self.name = name self.age = age self.gender = gender def eat(self): print("吃吃吃...") class Bird(Animal): def __init__(self, name, age, gender, wing): Animal.__init__(self, name, age, gender) # 执行了父类的__init__方法进行初始化 self.wing = wing # 给对象封装wing属性 obj = Bird("鹦鹉", 3, "雌", "翅膀") print(obj.__dict__) # {'name': '鹦鹉', 'age': 3, 'gender': '雌', 'wing': '翅膀'}方法二：
利用super，super().func(参数)
class Animal: type_name = "动物类" def __init__(self, name, age, gender): self.name = name self.age = age self.gender = gender def eat(self): print("吃吃吃...") class Bird(Animal): def __init__(self, name, age, gender, wing): super().__init__(name, age, gender) # 使用super会自动将self传给父类 self.wing = wing # 给对象封装wing属性 obj = Bird("鹦鹉", 3, "雌", "翅膀") print(obj.__dict__) # {'name': '鹦鹉', 'age': 3, 'gender': '雌', 'wing': '翅膀'}
再来看看多继承
在多继承中要补充一点，在这里要注意类的种类。类可以分为经典类和新式类。
新式类：继承object类的类称为新式类。在Python3中默认都是继承object类，所以默认所有类都是新式类。
经典类：不继承object类的类称为经典类。在Python2中默认使用经典类，当然也可以自己手动继承object类来达到变成经典类的目的。
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经典类的多继承
在Python的继承体系中， 我们可以把类与类继承关系化成⼀个树形结构的图。
class A: pass class B(A): pass class C(A): pass class D(B, C): pass class E: pass class F(D, E): pass class G(F, D): pass class H: pass class Foo(H, G): pass对付这种mro画图就可以：
继承关系图已经有了，那如何进⾏查找呢? 记住⼀个原则， 在经典类中采⽤的是深度优先遍历⽅案。 什么是深度优先，就是⼀条路走到头， 然后再回来， 继续找下⼀个。
类的MRO: Foo-> H -> G -> F -> E -> D -> B -> A -> C
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新式类的继承
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mro序列
MRO是一个有序列表L，在类被创建时就计算出来。
通用计算公式为：mro(Child(Base1，Base2)) = [ Child ] + merge( mro(Base1), mro(Base2), [ Base1, Base2] ) （其中Child继承自Base1, Base2）如果继承至一个基类：class B(A)
这时B的mro序列为mro( B ) = mro( B(A) ) = [B] + merge( mro(A) + [A] ) = [B] + merge( [A] + [A] ) = [B,A]如果继承至多个基类：class B(A1, A2, A3 …)
这时B的mro序列mro(B) = mro( B(A1, A2, A3 …) ) = [B] + merge( mro(A1), mro(A2), mro(A3) ..., [A1, A2, A3] ) = ...计算结果为列表，列表中至少有一个元素即类自己，如上述示例[A1,A2,A3]。merge操作是C3算法的核心。
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表头和表位
表头：
列表的第一个元素表尾：
列表中表头以外的元素集合（可以为空）示例
列表：[A, B, C]
表头是A，表尾是B和C -
列表之间的+操作
+操作：
[A] + [B] = [A, B]
（以下的计算中默认省略）
---------------------merge操作示例：
如计算merge( [E,O], [C,E,F,O], [C] ) 有三个列表 ： ① ② ③ 1 merge不为空，取出第一个列表列表①的表头E，进行判断 各个列表的表尾分别是[O], [E,F,O]，E在这些表尾的集合中，因而跳过当前当前列表 2 取出列表②的表头C，进行判断 C不在各个列表的集合中，因而将C拿出到merge外，并从所有表头删除 merge( [E,O], [C,E,F,O], [C]) = [C] + merge( [E,O], [E,F,O] ) 3 进行下一次新的merge操作 ...... ---------------------
计算mro(A)方式：
mro(A) = mro( A(B,C) ) 原式= [A] + merge( mro(B),mro(C),[B,C] ) mro(B) = mro( B(D,E) ) = [B] + merge( mro(D), mro(E), [D,E] ) # 多继承 = [B] + merge( [D,O] , [E,O] , [D,E] ) # 单继承mro(D(O))=[D,O] = [B,D] + merge( [O] , [E,O] , [E] ) # 拿出并删除D = [B,D,E] + merge([O] , [O]) = [B,D,E,O] mro(C) = mro( C(E,F) ) = [C] + merge( mro(E), mro(F), [E,F] ) = [C] + merge( [E,O] , [F,O] , [E,F] ) = [C,E] + merge( [O] , [F,O] , [F] ) # 跳过O，拿出并删除 = [C,E,F] + merge([O] , [O]) = [C,E,F,O] 原式= [A] + merge( [B,D,E,O], [C,E,F,O], [B,C]) = [A,B] + merge( [D,E,O], [C,E,F,O], [C]) = [A,B,D] + merge( [E,O], [C,E,F,O], [C]) # 跳过E = [A,B,D,C] + merge([E,O], [E,F,O]) = [A,B,D,C,E] + merge([O], [F,O]) # 跳过O = [A,B,D,C,E,F] + merge([O], [O]) = [A,B,D,C,E,F,O] ---------------------
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三、多态
多态：同一个对象，多种形态。
由于Python是弱类型语言， 在定义变量和传参的时候可以是任意形态的值，所以Python默认支持多态。
鸭子类型：你看起来像鸭子，那就是鸭子。
对相同的功能设定了相同的名字，这样方便开发，这两个方法就可以互成为鸭子类型。比如list、tuple、str都有index()方法，这就是互称为鸭子类型。