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 称为基类、父类或超类(Base class、Super class)。
比如,我们已经编写了一个名为 Animal 的 class,有一个 run() 方法可以直接打印:
class Animal: 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):passclass 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?
1)节省空间,代码重复利用
最大的好处是子类获得了父类的全部功能。由于Animial 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:
def eat(self):print('Eating meat...')
2)重写实现多态性
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 Dog(Animal):def run(self):print('Dog is running...')class Cat(Animal):def run(self):print('Cat is running...')
dog is running...Cat is running...
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() 总是会调用子类的 run()
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>>> 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是父类。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...
当我们传入 Cat 的实例时, run_twice() 就打印出:
>>> run_twice(Cat())Cat is running...Cat is running...
看上去没啥意思,但是仔细想想,现在,如果我们再定义一个 Tortoise类型,也从 Animal 派生:
class Tortoise(Animal):def run(self):print('Tortoise is running slowly...')>>> run_twice(Tortoise())Tortoise is running slowly...Tortoise is running slowly...
你会发现,新增一个 Animal 的子类,不必对 run_twice() 做任何修改,实际上,任何依赖 Animal 作为参数的函数或者方法都可以不加修改地正常运行,原因就在于多态。
多态的好处就是,当我们需要传入 Dog 、 Cat 、 Tortoise ……时,我们只需要接收 Animal 类型就可以了,因为 Dog 、 Cat 、 Tortoise ……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,如果重写就调用对象本身的run(),如果没有重写就调用animal的run()方法,这就是多态的意思:
著名的“开闭”原则:
对扩展开放:允许新增 Animal 子类;
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,就好比从爷爷到爸爸、再到儿子这样的关系。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。比如如下的继承树: