詳細總結Python類的多繼承知識

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一、Python不同版本的類

  • Python2.2之前是沒有共同的祖先的，之後引入Object類，它是所有類的共同祖先類Object
  • Python2中為瞭兼容，分為古典類（舊式類）和新式類
  • Python3中全部都是新式類
  • 新式類都是繼承自Object的，新式類可以使用super
#古典類在python2.x中運行
class A: pass
 
print(dir(A))            #    ['__doc__', '__module__']
print(A.__bases__)        #    ()
a = A()    
print(a.__class__)        #     __main__.A   
print(type(a))            #    <type 'instance'>

新式類

#新式類在python3.x中運行
class B: pass
 
print(dir(B))   #   ['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__']
print(B.__bases__)  #   (<class 'object'>,)
B = B()
print(B.__class__)  #   <class '__main__.B'>
print(type(B))      #   <class '__main__.B'>

二、多繼承

OCP原則：多用”繼承“，少修改

繼承的用途：增強基類，實現多態

多態

  • 在面向對象中，父類、子類通過繼承聯系在一起，如果可以通過一套方法，就可以實現不同變現，就是多態
  • 一個類繼承自多個類就是多繼承它將具有多個類的特征

三、多繼承弊端

多繼承很好的模擬瞭世界，因為事務很少單一繼承，但是舍棄簡單，必然引入復雜性，帶來瞭沖突

如同一個孩子繼承瞭來自父母雙方的特征，那麼到底眼睛像爸爸還是媽媽尼？孩子究竟改像誰多一點尼？

多繼承的實現會導致編譯器設計的復雜度增加，所以現在很多語言舍棄瞭類的多繼承

C++支持多繼承；Java舍棄瞭多繼承

  • Java中，一個類可以實現多個接口，一個接口也可以繼承多個接口。Java的接口很純粹，隻是方法聲明，繼承者必須實現這些方法，就具有瞭這些能力，就能幹什麼

多繼承可能會帶來二義性，例如，貓和狗都繼承自動物類，現在一個類多繼承瞭貓和狗類，貓和狗都有瞭shout方法，子類究竟繼承誰的shout尼？

  • 解決方案：實現瞭多繼承的語言，要解決二義性，深度優先或者廣度優先

四、Python多繼承實現

class ClassName(基類列表):
    類體

多繼承帶來的路徑選擇問題，究竟繼承那個父類的特征尼？

  • 究竟先廣度優先，還是深度優先

Python使用MRO(method resolution order) 解決類搜索順序問題。

  • 經典算法，按照定義從左到右，深度優先策略【比如Python2.2之前，左圖的MRO算法，MyClass→D→B→A→C→A】
  • 新式類算法，經典算法的升級，重復的隻保留最後一個。【左圖MRO是：MyClass→D→B→C→A→object】
  • C3算法，在類被創建出來的時候，就計算除一個MRO有序列表。【Python3唯一支持的算法，左圖中MRO是MyClass→D→B→C→A→object】C3過於復雜，沒必要去記，我們隻要記住【object.mro()，顯示繼承的方法，從左到右依次查找】

五、多繼承的缺點

當類很多，繼承復雜的情況下，繼承路徑太多，很難說清什麼樣的繼承路徑

團隊協作開發，如果引入多繼承，那代碼將不可控

不管編程語言是否支持多繼承，都應當避免多繼承

Pythond的面向對象，我們看到太靈活，太開放，所以要團隊守規矩

六、Mixin 

類有下面的繼承關系

文檔Document類是其他所有文檔類的抽象基類，Word、Pdf類是Document的子類

需求：為Document子類提供打印能力思路：

1、在Document中提供print方法

class Document:
 
    def __init__(self,content):
        self.coutent = content
 
    def print(self):
        print(self.coutent)
 
class Word(Document): pass
 
class Pdf(Document):  pass
 
a = Word("tom com")
a.print()   #   tom com

基類提供的方法不因該具體實現，因為它未必適合子類的打印，子類中需要覆蓋重寫。

print算是一種能力 — 打印功能，不是所有的Document的子類都需要的，所以，從這個角度出發有點問題

class Document:
 
    def __init__(self,content):
        self.coutent = content
 
    def print(self):
        print(self.coutent)
 
class Word(Document):
    def print(self):
        print("Word print {}".format(self.coutent))
 
class Pdf(Document):  pass
 
a = Word("tom com")
a.print()   #   Word print tom com

思路二：需要打印的子類上增加

如果現有子類上直接增加，違反瞭OCP的原則，所以應該繼承後增加

class Document:        # 不允許修改
    def __init__(self,content):
        self.coutent = content
 
    def print(self):
        print(self.coutent)
 
class Word(Document): pass    # 不允許修改
 
class Pdf(Document):  pass    #    不允許修改
 
class PrinttableWord(Word):    
    def print(self):
        print("PrinttableWord print {}".format(self.coutent))
 
print(PrinttableWord.mro()) #   [<class '__main__.PrinttableWord'>, <class '__main__.Word'>, <class '__main__.Document'>, <class 'object'>]
a = PrinttableWord("tom com")
a.print()   #   PrinttableWord print tom com

看似不錯，如果還要提供其他類似能力，如何繼承？

應用於網絡，文檔應該具備序列化的能力，類上就應該實現序列化可序列化還可能分為使用pickle、josn、messagepack等

這個時候，發現，類又可能太多瞭，繼承的方式不是很好瞭

功能太多，A類需要某幾樣功能，B類需要另外幾樣功能，很繁瑣

思路三：裝飾器，用裝飾器增強一個類，把功能給類附加上去，那個類需要，就裝飾它

def printable(cls):
    def _print(self):
        print("_print 裝飾器 {}".format(self.coutent))
        return _print
    cls.print = _print
    return cls
 
class Document:
    def __init__(self,content):
        self.coutent = content
 
    def print(self):
        print(self.coutent)
 
class Word(Document): pass
 
class Pdf(Document):  pass
 
@printable
class PrinttableWord(Word): pass    #先繼承，後裝飾
 
 
print(PrinttableWord.__dict__)  #   {'__module__': '__main__', '__doc__': None, 'print': <function printable.<locals>._print at 0x0173C228>}
a = PrinttableWord("tom")
a.print()   #   _print 裝飾器 tom

優點：簡單方便，在需要的地方動態增加

思路四：Mixin  【用類去繼承】

先看代碼

class PrintableMixin:
    def print(self):
        print("PrintableMixin {}".format(self.coutent))
 
class Document:
    def __init__(self,content):
        self.coutent = content
 
    def print(self):
        print(self.coutent)
 
class Word(Document): pass
 
class Pdf(Document):  pass
 
 
class PrinttableWord(PrintableMixin,Word): pass    
 
print(PrinttableWord.mro())     #   [<class '__main__.PrinttableWord'>, <class '__main__.PrintableMixin'>, <class '__main__.Word'>, <class '__main__.Document'>, <class 'object'>]
print(PrinttableWord.__dict__)  #   {'__module__': '__main__', '__doc__': None}
a = PrinttableWord("tom")
a.print()   #   PrintableMixin tom

Mixin就是其他類混合進來，同時帶來瞭類的屬性和方法

這裡看來Mixin類和裝飾器效果一樣，也什麼特別的，但是Mixin是類，就可以繼承，增強功能

class PrintableMixin:
    def print(self):
        print("PrintableMixin {}".format(self.coutent))
 
class Document:
    def __init__(self,content):
        self.coutent = content
 
    def print(self):
        print(self.coutent)
 
class Word(Document): pass
 
class Pdf(Document):  pass
 
 
class PrinttableWord(PrintableMixin,Word): pass
 
class SuperPrintableMixin(PrintableMixin,Word):
    def print(self):
        print("~"*30)
        super(SuperPrintableMixin, self).print()
        print("~"*30)
 
print(SuperPrintableMixin.mro())     #  [<class '__main__.SuperPrintableMixin'>, <class '__main__.PrintableMixin'>, <class '__main__.Word'>, <class '__main__.Document'>, <class 'object'>]
print(SuperPrintableMixin.__dict__)  #  {'__module__': '__main__', 'print': <function SuperPrintableMixin.print at 0x018264B0>, '__doc__': None}
a = SuperPrintableMixin("tom")
a.print()   #   ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
            #   PrintableMixin tom
            #   ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

七、Mixin類

Minxin本質上就是多繼承實現的

Mixin體現的是一種組合的設計模式

在面向對象的設計中，一個負載的類，往往需要很多功能，而這些功能有來自不同的類提供，這就需要很多的類組合在一起

從設計模式的角度來說，多組合，少繼承。

  • Mixin類的使用原則
  • Mixin類中不應該顯示的出現__init__初始化方法
  • Mixin類通常不能獨立工作，因為它是準備混入別的類中的部分功能實現
  • Mixin類的祖先類也應該是Mixin類
  • 使用時，Mixin類通常在繼承列表第一個位置，例如：class PrintableWord(PrintableMixin,Word):pass

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