資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：本章主要是對(duì)上一章類的補(bǔ)充。對(duì)于多態(tài)的補(bǔ)充子類可以被看成是父類的類型，但父類不能被看成是子類的類型。仍然以類為例，動(dòng)物里有哺乳動(dòng)物，卵生動(dòng)物，有能飛的動(dòng)物和不能飛的動(dòng)物，這是兩種大的分類方式。一般在中，以為結(jié)尾類的都作為接口。
《Python編程：從入門到實(shí)踐》筆記。1. 從一個(gè)類派生出所有類
本章主要是對(duì)上一章Python類的補(bǔ)充。
上一篇文章說(shuō)道Python類的定義與繼承一般是如下形式：
class A: # 或者寫成class A():
pass
class B(A):
pass
其實(shí)，對(duì)于類A，它并不是算是一個(gè)真正意義上的基類，而是和Java類似，Python中所有的類最終都繼承自object類（首字母小寫，比較特殊），所以對(duì)于A的定義可以寫成如下形式：
class A(object):
pass
只是通常把object給省略了。
2. 訪問(wèn)限制從上一篇中我們知道，類的屬性可以被直接訪問(wèn)，如果需要對(duì)訪問(wèn)做一些限制，我們可以通過(guò)定義相應(yīng)的方法。在Python中，對(duì)于一般的屬性，用C++或Java的話來(lái)說(shuō)，它們都是公有屬性，外部可以直接訪問(wèn)，比如像下面的這個(gè)name屬性：
class A:
def __init__(self, name):
self.name = name
但如果我們?cè)谶@個(gè)屬性前面加兩個(gè)下劃線，將其變成如下形式：
class A:
def __init__(self, name):
self.__name = name
那么name就變成了一個(gè)私有屬性，它只能在對(duì)象的內(nèi)部被訪問(wèn)，如果想以如下形式訪問(wèn)則會(huì)報(bào)錯(cuò)：
# 代碼：
class A:
-- snip --
a = A("test")
print(a.__name)
# 結(jié)果：
AttributeError: "A" object has no attribute "__name"
那是不是真的就訪問(wèn)不到這個(gè)屬性了呢？說(shuō)不清是有幸還是不幸，Python沒(méi)有所謂的真正的私有屬性，Python中類的所有屬性都能被訪問(wèn)。Python解釋器只是將__name換了個(gè)名稱，變成了:
self._A__name
即在前面加了一個(gè)單下劃線和類名。
# 代碼：
class A:
-- snip --
a = A("test")
print(a._A__name)
# 結(jié)果：
test
強(qiáng)烈不建議這樣訪問(wèn)屬性！而且，不同版本的Python解釋器會(huì)將這樣的屬性改成不同的名字。
3. 使用裝飾器（decorator）在上一點(diǎn)中說(shuō)到了通過(guò)方法來(lái)訪問(wèn)類的屬性，這種方式一般叫做get/set方法，最后在調(diào)用時(shí)調(diào)用的是類的方法，現(xiàn)在我們使用Python內(nèi)置的@property裝飾器來(lái)訪問(wèn)類的屬性，最后在調(diào)用時(shí)是調(diào)用的屬性，實(shí)際上它是將類的方法通過(guò)裝飾器變?yōu)閷傩?。以下是通過(guò)裝飾器和通過(guò)get/set方法來(lái)訪問(wèn)屬性的代碼比較：
class Teacher:
def __init__(self, name):
self.name = name
def get_name(self):
return self.name
def set_name(self, name):
# 可以加上一些限制
self.name = name
class Student:
def __init__(self, name):
self._name = name
@property
def name(self):
return self._name
@name.setter
def name(self, name):
# 可以加上一些限制
self._name = name
t = Teacher("Miss")
s = Student("Boy")
print(t.get_name())
print(s.name)
t.set_name("Miss Lee")
s.name = "Kevin"
從上述代碼也可以看出，定義的時(shí)候，兩者的代碼量區(qū)別其實(shí)不大，但是在調(diào)用的時(shí)候，明顯使用裝飾器更方便些。
4. 類中其它類型的屬性類中除了普通的屬性，以及上述的私有屬性，還有前后都有雙下劃線的屬性，例如__xxx__，它們是特殊變量，可以被直接訪問(wèn)，不是私有屬性，所以一般不要起__name__，__score__這樣的屬性名，對(duì)于方法也是如此，不光有想__init__()這樣的方法，還有很多前后都有雙下劃線的方法，比如__del__()，它是類的析構(gòu)函數(shù)。在以后的文章中還會(huì)介紹許多這種方法。
不光有雙下劃線的屬性，還有單下劃線的比如 _name，前單下劃線，它表示的意思是：雖然能被訪問(wèn)，但請(qǐng)將其看做私有屬性，不要隨便訪問(wèn)。
5. 對(duì)于多態(tài)的補(bǔ)充子類可以被看成是父類的類型，但父類不能被看成是子類的類型。比如：
# 代碼：
class Animal:
pass
class Dog(Animal):
pass
a = Animal()
d = Dog()
print(isinstance(d, Animal))
print(isinstance(a, Dog))
# 結(jié)果：
True
False
也就是說(shuō)，如果我們定義了這樣一個(gè)函數(shù)：
def animal_run(animal):
animal.run()
它接收Animal及其子類的所有對(duì)象，只要該類的run()方法正確編寫，Python都能在解釋時(shí)正確調(diào)用相應(yīng)類的run()方法，即調(diào)用方只管調(diào)用animal_run()函數(shù)，不用管類的run()方法的細(xì)節(jié)，不管是現(xiàn)有的類還是新擴(kuò)展出的子類，只要保證run()正確實(shí)現(xiàn)了，那么animal_run()就是正確的。這就是著名的“開閉原則”：對(duì)擴(kuò)展開放，對(duì)修改封閉。
6. 靜態(tài)語(yǔ)言與動(dòng)態(tài)語(yǔ)言仍以上面的animal_run()函數(shù)為例。對(duì)于像Java這樣的靜態(tài)語(yǔ)言，傳入的參數(shù)必須是Animal及其子類，否則就無(wú)法調(diào)用run()方法。而對(duì)于像Python這樣的動(dòng)態(tài)語(yǔ)言，傳入的不一定要求是Animal及其子類，只要這個(gè)對(duì)象有run()方法就行了。這就是動(dòng)態(tài)語(yǔ)言的“鴨子類型”，只要“看起來(lái)像鴨子，走起道來(lái)像鴨子”，那它就能被看做是鴨子。Python的“file-like object”就是一種“鴨子類型”，對(duì)于真正的文件對(duì)象，都有一個(gè)read()方法，用于返回文件內(nèi)容。但對(duì)于其他對(duì)象，只要正確實(shí)現(xiàn)了read()方法，即使它不是文件對(duì)象，它也能被看做是文件。
7. 多重繼承與MixIn設(shè)計(jì)前一篇文章中的繼承是單繼承，但Python和C++一樣，支持多重繼承；Java只支持單繼承，她通過(guò)接口類來(lái)實(shí)現(xiàn)多重繼承的效果。首先需要搞清楚多重繼承為什么存在。仍然以Animal類為例，動(dòng)物里有哺乳動(dòng)物，卵生動(dòng)物，有能飛的動(dòng)物和不能飛的動(dòng)物，這是兩種大的分類方式。如果我們要派生出一個(gè)能飛的哺乳動(dòng)物（比如蝙蝠），如果按照單一繼承，可以按如下方式：
也可以先從Animal繼承出Runnable和Flyable兩個(gè)類，再繼承出哺乳類和卵生類（相當(dāng)于將上圖的二三層換了位置），但從這種單繼承可以看出，如果分類增多，類的數(shù)量將呈指數(shù)級(jí)增加。故而一般采用多重繼承的方式：
class Animal:
pass
class Mammalia(Animal):
pass
class Flyable:
def fly(self):
print("Flying...")
class Bat(Mammalia, Flyable):
pass
這樣Bat類將具有Mammalia和Flyable兩個(gè)父類的所有屬性與方法。一般在Java中，以able為結(jié)尾類的都作為接口。
在設(shè)計(jì)類的繼承的時(shí)候，一般主線都是單一繼承的，像上述例子中的從Animal派生出Manmalia，但如果后續(xù)的類中要混入一些額外的功能，但這功能又不是這個(gè)子類所獨(dú)有的，比如上述的Flyable，那么就可以通過(guò)多重繼承，從Manmalia和Runnable派生出Bat類，這就是MinIn設(shè)計(jì)，Java中采用接口來(lái)實(shí)現(xiàn)這種設(shè)計(jì)。
為了更好的看出繼承關(guān)系，一般將Runnable和Flyable類的名字改為RunnableMixIn和FlyableMixIn，同時(shí)，還可以定義出肉食動(dòng)物CarnivorousMixIn和植食動(dòng)物HerbivoresMixIn，讓子類同時(shí)擁有好幾個(gè)MinIn：
class Dog(Mammalia, RunnableMixIn, CarnivorousMixIn):
pass
所以在設(shè)計(jì)類時(shí)，我們應(yīng)該優(yōu)先考慮通過(guò)多重繼承來(lái)組合多個(gè)MinIn，而不是直接考慮更多層次的繼承關(guān)系。
最后，本篇較多內(nèi)容是根據(jù)廖雪峰老師的博客再理解而來(lái)的，感謝廖雪峰老師！
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