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Python继承概念的这些优缺点你知道吗?

对于Python程序员来说,OOP(面向对象编程)的三大特性——数据封装、继承和多态通常是面试中的重点考察问题,因此大部分人对此也相当熟悉。不过,OOP的优缺点你真的了解吗?今天这篇文章会带领大家了解一下三大特点中继承的优缺点。

作者:佚名来源:马哥Linux运维|2018-02-06 09:40

Python继承概念的这些优缺点你知道吗?

作为一名程序员或者准程序员,对于面向对象编程简直熟悉的不能再熟悉。作为当今最流行的编程思想之一(或许可以去掉“之一”),无论是在面试还是工作中,面向对象都是无法避开的话题。

对于Python程序员来说,OOP(面向对象编程)的三大特性——数据封装、继承和多态通常是面试中的重点考察问题,因此大部分人对此也相当熟悉。

不过,OOP的优缺点你真的了解吗?今天这篇文章会带领大家了解一下三大特点中继承的优缺点。

    

OOP()即所谓面向对象编程,是一种程序设计思想。OOP把对象作为程序的基本单元,一个对象包含了数据和操作数据的函数。面向对象的程序设计把计算机程序视为一组对象的集合,而每个对象都可以接收其他对象发过来的消息,并处理这些消息,计算机程序的执行就是一系列消息在各个对象之间传递。

面向对象最重要的概念就是类(Class)和实例(Instance),必须牢记类是抽象的模板,而实例是根据类创建出来的一个个具体的“对象”,每个对象都拥有相同的方法,但各自的数据可能不同。

假设我们要创建一个Student类,在Python中,定义类是通过class关键字:

class后面紧接着是类名,即Student,类名通常是大写开头的单词,紧接着是(object),表示该类是从哪个类继承下来的,继承的概念我们后面再讲,通常,如果没有合适的继承类,就使用object类,这是所有类最终都会继承的类。

定义好了Student类,就可以根据Student类创建出Student的实例,创建实例是通过类名+()实现的:

可以看到,变量bart指向的就是一个Student的实例,后面的0x10a67a590是内存地址,每个object的地址都不一样,而Student本身则是一个类。

可以自由地给一个实例变量绑定属性,比如,给实例bart绑定一个name属性:

由于类可以起到模板的作用,因此,可以在创建实例的时候,把一些我们认为必须绑定的属性强制填写进去。通过定义一个特殊的__init__方法,在创建实例的时候,就把name,score等属性绑上去:

注意:特殊方法“__init__”前后分别有两个下划线!!!

注意到__init__方法的第一个参数永远是self,表示创建的实例本身,因此,在__init__方法内部,就可以把各种属性绑定到self,因为self就指向创建的实例本身。

有了__init__方法,在创建实例的时候,就不能传入空的参数了,必须传入与__init__方法匹配的参数,但self不需要传,Python解释器自己会把实例变量传进去:

和普通的函数相比,在类中定义的函数只有一点不同,就是第一个参数永远是实例变量self,并且,调用时,不用传递该参数。除此之外,类的方法和普通函数没有什么区别,所以,你仍然可以用默认参数、可变参数、关键字参数和命名关键字参数。

继承   

什么是继承?

继承是一种创建类的方法,在python中,一个类可以继承来自一个或多个父类。原始类称为基类或超类。

查看继承:

什么时候用继承?

假如已经有几个类,而类与类之间有共同的变量属性和函数属性,那就可以把这几个变量属性和函数属性提取出来作为基类的属性。而特殊的变量属性和函数属性,则在本类中定义,这样只需要继承这个基类,就可以访问基类的变量属性和函数属性。可以提高代码的可扩展性。

继承和抽象(先抽象再继承)

抽象即提取类似的部分。基类就是抽象多个类共同的属性得到的一个类。

Garen类和Riven类都有nickname、aggressivity、life_value、script四个变量属性和attack()函数属性,这里可以抽象出一个Hero类,里面有里面包含这些属性。

严格来说,上述Hero.init(self,…),不能算作子类调用父类的方法。因为我们如果去掉(Hero)这个继承关系,代码仍能得到预期的结果。

总结python中继承的特点:

  1. 在子类中,并不会自动调用基类的init(),需要在派生类中手动调用。

  2. 在调用基类的方法时,需要加上基类的类名前缀,且需要带上self参数变量。

  3. 先在本类中查找调用的方法,找不到才去基类中找。  

继承的优缺点探讨  

子类化内置类型的缺点 

1. 内置类型的方法不会调用子类覆盖的方法

内置类可以子类化,但是内置类型的方法不会调用子类覆盖的方法。下面以继承dict的自定义子类重写__setitem__为例说明:

从输出可以看到,键值对one=1和three=3存入a时均调用了dict的__setitem__,只有[]运算符会调用我们预先覆盖的方法。

问题的解决方式在于不去子类化dict,而是子类化colections.UserDict。

2、子类化collections中的类

用户自定义的类应该继承collections模块,如UserDict,UserList,UserString。这些类做了特殊设计,因此易于拓展。子类化UserDict的代码如下:

小结:上述问题只发生在C语言实现的内置类型子类化情况中,而且只影响直接继承内置类型的自定义类。相反,子类化使用Python编写的类,如UserDict或MutableMapping就不会有此问题。

多重继承

1. 方法解析顺序(Method Resolution Order,MRO) 

在多重继承中存在不相关的祖先类实现同名方法引起的冲突问题,这种问题称作“菱形问题”。Python依靠特定的顺序遍历继承图,这个顺序叫做方法解析顺序。如图,左图是类的UML图,右图中的虚线箭头是方法解析顺序:

2、super

提到类的属性__mro__,就会提到super:

super 是个类,既不是关键字也不是函数等其他数据结构。

作用:super是子类用来调用父类方法的。

语法:super(a_type, obj);

a_type是obj的__mro__,当然也可以是__mro__的一部分,同时issubclass(obj,a_type)==true

举个例子, 有个 MRO: [A, B, C, D, E, object]

我们这样调用:super(C, A).foo()

super 只会从 C 之后查找,即: 只会在 D 或 E 或 object 中查找 foo 方法。

下面构造一个菱形问题的多重继承来深化理解:

输出如下:

分析:d.pingpong()执行super.ping(),super按照MRO查找父类的ping方法,查询在类B到ping之后输出了B.ping()。

3. 处理多重继承的建议

(1)把接口继承和实现继承区分开;

  • 继承接口:创建子类型,是框架的支柱;

  • 继承实现:通过重用避免代码重复,通常可以换用组合和委托模式。

(2)使用抽象基类显式表示接口;

(3)通过混入重用代码;
混入类为多个不相关的子类提供方法实现,便于重用,但不会实例化。并且具体类不能只继承混入类。

(4)在名称中明确指明混入;
Python中没有把类声明为混入的正规方式,Luciano推荐在名称中加入Mixin后缀。如Tkinter中的XView应变成XViewMixin。

(5)抽象基类可以作为混入,反过来则不成立;
抽象基类与混入的异同:

  • 抽象基类会定义类型,混入做不到;

  • 抽象基类可以作为其他类的唯一基类,混入做不到;

  • 抽象基类实现的具体方法只能与抽象基类及其超类中的方法协作,混入没有这个局限。

(6)不要子类化多个具体类;
具体类可以没有,或者至多一个具体超类。
例如,Class Dish(China,Japan,Tofu)中,如果Tofu是具体类,那么China和Japan必须是抽象基类或混入。

(7)为用户提供聚合类;
聚合类是指一个类的结构主要继承自混入,自身没有添加结构或行为。Tkinter采纳了此条建议。

(8)优先使用对象组合,而不是类继承。
优先使用组合可以令设计更灵活。

组合和委托可以代替混入,但不能取代接口继承去定义类型层次结构。

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【责任编辑:庞桂玉 TEL:(010)68476606】

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