面向对象三大特性之继承

继承

最主要的作用：减少类与类之间代码冗余的问题

在程序中继承是一种新建子类的方式,新创建的类称之为子类\派生类,被继承的类称之为父类\基类\超类，继承描述的是一种遗传关系,子类可以重用父类的属性。如何继承，先抽象再继承。

单继承和多继承

class ParentClass1: #定义父类
    pass
class ParentClass2: #定义父类
    pass
class SubClass1(ParentClass1): #单继承，基类是ParentClass1，派生类是SubClass
    pass
class SubClass2(ParentClass1,ParentClass2): #python支持多继承，用逗号分隔开多个继承的类
    pass

查看基类，父类

>>> SubClass1.__bases__ #__base__只查看从左到右继承的第一个父类，__bases__则是查看所有继承的父类
(<class '__main__.ParentClass1'>,)
>>> SubClass2.__bases__
(<class '__main__.ParentClass1'>, <class '__main__.ParentClass2'>)

经典类与新式类

只有在python2中才分新式类和经典类，python3中统一都是新式类
在python2中，没有显式的继承object类的类，以及该类的子类，都是经典类
在python2中，显式地声明继承object的类，以及该类的子类，都是新式类
在python3中，无论是否继承object，都默认继承object，即python3中所有类均为新式类

提示：如果没有指定基类，python的类会默认继承object类，object是所有python类的基类，它提供了一些常见方法（如__str__）的实现。

继承的实现方法——先抽象再继承

继承描述的是子类与父类之间的关系，是一种什么是什么的关系。要找出这种关系，必须先抽象再继承

抽象即抽取类似或者说比较像的部分，抽象分成两个层次：

将A和B这俩对象比较像的部分抽取成类

将C，D，F这三个类比较像的部分抽取成父类

抽象最主要的作用是划分类别（可以隔离关注点，降低复杂度）

继承：是基于抽象的结果，通过编程语言去实现它，肯定是先经历抽象这个过程，才能通过继承的方式去表达出抽象的结构。

抽象这个过程只是分析和设计的过程中，一个动作或者说一种技巧，通过抽象可以得到类

在开发程序的过程中，如果我们定义了一个类A，然后又想新建立另外一个类B，但是类B的大部分内容与类A的相同时，我们不可能从头开始写一个类B，这就用到了类的继承的概念。

通过继承的方式新建类B，让B继承A，B会‘遗传’A的所有属性(数据属性和函数属性)，实现代码重用

派生

当然子类也可以添加自己新的属性或者在自己这里重新定义这些属性（不会影响到父类），需要注意的是，一旦重新定义了自己的属性且与父类重名，那么调用新增的属性时，就以自己为准了

class Riven(Hero):
    camp='Noxus'
    def attack(self,enemy): #在自己这里定义新的attack,不再使用父类的attack,且不会影响父类
        print('from riven')
    def fly(self): #在自己这里定义新的
        print('%s is flying' %self.nickname)

在子类中，新建的重名的函数属性，在编辑函数内功能的时候，有可能需要重用父类中重名的那个函数功能，应该是用调用普通函数的方式，即：类名.func()，此时就与调用普通函数无异了，因此即便是self参数也要为其传值（要理解，不再自动传值了）

class Hero:
    def __init__(self,nickname,aggressivity,life_value):   #绰号   攻击力
        self.nickname=nickname
        self.aggressivity=aggressivity
        self.life_value=life_value

    def move_forward(self):
        print('%s move forward' %self.nickname)

    def move_backward(self):
        print('%s move backward' %self.nickname)

    def move_left(self):
        print('%s move forward' %self.nickname)

    def move_right(self):
        print('%s move forward' %self.nickname)

    def attack(self,enemy):
        enemy.life_value-=self.aggressivity
class Garen(Hero):
    pass

class Riven(Hero):
    pass

class Riven(Hero):
    camp='Noxus'
    def __init__(self,nickname,aggressivity,life_value,skin):
        Hero.__init__(self,nickname,aggressivity,life_value) #调用父类功能
        self.skin=skin #新属性
    def attack(self,enemy): #在自己这里定义新的attack,不再使用父类的attack,且不会影响父类
        Hero.attack(self,enemy) #调用功能
        print('from riven')
    def fly(self): #在自己这里定义新的
        print('%s is flying' %self.nickname)

r1=Riven('锐雯雯',57,200,'冠军之刃')
r1.fly()
print('所用皮肤为%s'%(r1.skin))

'''
运行结果
锐雯雯 is flying
冠军之刃

'''

组合与重用

代码重用的重要方式除了继承之外还有另外一种方式，即：组合；组合也可以解决代码冗余的问题，但是组合反应的是一种什么是什么的关系

组合指的是，在一个类中以另外一个类的对象作为数据属性，称为类的组合，或者说，将另外一个类产生的对象作为自己的属性成员（自己的一个属性来自于另外一个对象），这就是组合

class Equip:  # 武器装备类
    def Black_cutter(self):
        print('破甲提升30%')

class Riven:  # 英雄Riven的类,一个英雄需要有装备,因而需要组合Equip类
    camp = 'Noxus'           #campaign  战役，战斗    诺克萨斯
    def __init__(self, nickname):
        self.equip = Equip()  #    用Equip类产生一个装备（实例）,赋值给实例的equip属性

r1 = Riven('锐雯雯')
r1.equip.Black_cutter()  # 可以使用组合的类产生的对象所持有的方法

组合与继承都是有效地利用已有类的资源的重要方式。但是二者的概念和使用场景皆不同

继承的方式

通过继承建立了派生类与基类之间的关系，它是一种'是'的关系，比如白马是马，人是动物。

当类之间有很多相同的功能，提取这些共同的功能做成基类，用继承比较好，比如老师是人，学生是人

组合的方式

用组合的方式建立了类与另外一个类的实例之间的关系，它是一种‘有’的关系,比如教授有生日，教授教python和linux课程，教授有学生s1、s2、s3...

class People:
    def __init__(self,name,age,sex):
        self.name=name
        self.age=age
        self.sex=sex

class Course:
    def __init__(self,name,period,price):
        self.name=name
        self.period=period
        self.price=price

    def tell_info(self):
        print("<%s %s %s>"%(self.name,self.period,self.price))

class Teacther(People):
    def __init__(self,name,age,sex,job_title):
        People.__init__(self,name,age,sex) #这就是相当于调用一个普通函数，该传几个值传几个，没学面向对象都会
        self.job_title=job_title
        self.course=[]
        self.student=[]


class Student(People):
    def __init__(self,name,age,sex):
        People.__init__(self,name,age,sex)
        self.course=[]


xuxubaobao=Teacther("旭旭宝宝",'18','man',"斗鱼第一老屌")
s1=Student('大红神',18,"man")

taohou=Course("taohou","10years",0.5)
nizhenmeng=Course("nizhenmeng","10years",0.5)

#为老师和学生添加课程
xuxubaobao.course.append(taohou)
xuxubaobao.course.append(nizhenmeng)
s1.course.append(taohou)

#为老师添加学生
xuxubaobao.student.append(s1)

#使用
for obj in xuxubaobao.course:
    obj.tell_info()   #course这个容器里面装了两个Course产生的对象，只要是Course实例化产生的对象都能使用类中的方法

当类之间有显著不同，并且较小的类是较大的类所需要的组件时，用组合比较好

再看一个例子

先定义两个类，一个老师类，老师类有名字，年龄，出生的年，月和日，所教的课程等特征以及走路，教书的技能。
class Teacher:
    def __init__(self,name,age,year,mon,day):
        self.name=name
        self.age=age
        self.year=year
        self.mon=mon
        self.day=day

    def walk(self):
        print("%s is walking slowly"%self.name)

    def teach(self):
        print("%s is teaching"%self.name)

再定义一个学生类，学生类有名字，年龄，出生的年，月和日，学习的组名等特征以及走路，学习的技能
class Student:
    def __init__(self,name,age,year,mon,day):
        self.name=name
        self.age=age
        self.year=year
        self.mon=mon
        self.day=day

    def walk(self):
        print("%s is walking slowly"%self.name)

    def study(self):
        print("%s is studying"%self.name)

根据类的继承这个特性，可以把代码缩减一下。
定义一个人类，然后再让老师类和学生类继承人类的特征和技能：
class People:
    def __init__(self,name,age,year,mon,day):
        self.name=name
        self.age=age
        self.year=year
        self.mon=mon
        self.day=day

    def walk(self):
        print("%s is walking"%self.name)

class Teacher(People):
    def __init__(self,name,age,year,mon,day,course):
        People.__init__(self,name,age,year,mon,day)
        self.course=course

    def teach(self):
        print("%s is teaching"%self.name)

class Student(People):
    def __init__(self,name,age,year,mon,day,group):
        People.__init__(self,name,age,year,mon,day)
        self.group=group

    def study(self):
        print("%s is studying"%self.name)

再对老师和学生进行实例化，得到一个老师和一个学生
t1=Teacher("alex",28,1989,9,2,"python")
s1=Student("jack",22,1995,2,8,"group2")
现在想知道t1和s1的名字，年龄，出生的年，月，日都很容易，但是想一次性打印出
t1或s1的生日就不那么容易了，这时就需要用字符串进行拼接了，有没有什么更好的办法呢？？
那就是组合。

继承是一个子类是一个父类的关系，而组合则是一个类有另一个类的关系

可以说每个人都有生日，而不能说人是生日，这样就要使用组合的功能 。
可以把出生的年月和日另外再定义一个日期的类，然后用老师或者是学生与这个日期的类
组合起来，就可以很容易得出老师t1或者学生s1的生日了，再也不用字符串拼接那么麻烦了。
class Date:
    def __init__(self,year,mon,day):
        self.year=year
        self.mon=mon
        self.day=day

    def birth_info(self):
        print("The birth is %s-%s-%s"%(self.year,self.mon,self.day))

class People:
    def __init__(self,name,age,year,mon,day):
        self.name=name
        self.age=age
        self.birth=Date(year,mon,day)

    def walk(self):
        print("%s is walking"%self.name)

class Teacher(People):
    def __init__(self,name,age,year,mon,day,course):
        People.__init__(self,name,age,year,mon,day)
        self.course=course

    def teach(self):
        print("%s is teaching"%self.name)

class Student(People):
    def __init__(self,name,age,year,mon,day,group):
        People.__init__(self,name,age,year,mon,day)
        self.group=group

    def study(self):
        print("%s is studying"%self.name)
t1=Teacher("alex",28,1989,9,2,"python")
s1=Student("jack",22,1995,2,8,"group2")
这样一来，可以使用跟前面一样的方法来调用老师t1或学生s1的姓名，年龄等特征
以及走路，教书或者学习的技能。
print(t1.name)
t1.walk()
t1.teach()
输出为：
alex    
alex is walking
alex is teaching

那要怎么能够知道他们的生日呢:
print(t1.birth)
输出为：
<__main__.Date object at 0x0000000002969550>
这个birth是子类Teacher从父类People继承过来的，而父类People的birth又是与Date这个类组合在一起的，所以，这个birth是一个对象。而在Date类下面有一个birth_info的技能，这样就可以通过

调用Date下面的birth_info这个函数属性来知道老师t1的生日了。
t1.birth.birth_info()
得到的结果为：
The birth is 1989-9-2

同样的，想知道实例学生s1的生日也用同样的方法：
s1.birth.birth_info()
得到的结果为：
The birth is 1995-2-8

组合就是一个类中使用到另一个类，从而把几个类拼到一起。组合的功能也是为了减少重复代码。

接口与归一化设计思想

java中的接口

第一部分：Java 语言中的接口很好的展现了接口的含义: IAnimal.java
/*
* Java的Interface接口的特征:
* 1)是一组功能的集合,而不是一个功能
* 2)接口的功能用于交互,所有的功能都是public,即别的对象可操作
* 3)接口只定义函数,但不涉及函数实现
* 4)这些功能是相关的,都是动物相关的功能,但光合作用就不适宜放到IAnimal里面了 */

package com.oo.demo;
public interface IAnimal {
    public void eat();
    public void run(); 
    public void sleep(); 
    public void speak();
}
第二部分：Pig.java：猪”的类设计,实现了IAnnimal接口 
package com.oo.demo;
public class Pig implements IAnimal{ //如下每个函数都需要详细实现
    public void eat(){
        System.out.println("Pig like to eat grass");
    }

    public void run(){
        System.out.println("Pig run: front legs, back legs");
    }

    public void sleep(){
        System.out.println("Pig sleep 16 hours every day");
    }

    public void speak(){
        System.out.println("Pig can not speak"); }
}

第三部分：Person2.java
/*
*实现了IAnimal的“人”,有几点说明一下: 
* 1)同样都实现了IAnimal的接口,但“人”和“猪”的实现不一样,为了避免太多代码导致影响阅读,这里的代码简化成一行,但输出的内容不一样,实际项目中同一接口的同一功能点,不同的类实现完全不一样
* 2)这里同样是“人”这个类,但和前面介绍类时给的类“Person”完全不一样,这是因为同样的逻辑概念,在不同的应用场景下,具备的属性和功能是完全不一样的 */

package com.oo.demo;
public class Person2 implements IAnimal { 
    public void eat(){
        System.out.println("Person like to eat meat");
    }

    public void run(){
        System.out.println("Person run: left leg, right leg");
    }

    public void sleep(){
        System.out.println("Person sleep 8 hours every dat"); 
    }

    public void speak(){
        System.out.println("Hellow world, I am a person");
    } 
}

第四部分：Tester03.java
package com.oo.demo;

public class Tester03 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("===This is a person==="); 
        IAnimal person = new Person2();
        person.eat();
        person.run();
        person.sleep();
        person.speak();
        
        System.out.println("\n===This is a pig===");
        IAnimal pig = new Pig();
        pig.eat();
        pig.run();
        pig.sleep();
        pig.speak();
    } 
}

给我开个查询接口。。。此时的接口指的是：自己提供给使用者来调用自己功能的方式\方法\入口

为何要用接口

接口提取了一群类共同的函数，可以把接口当做一个函数的集合。

然后让子类去实现接口中的函数。

这么做的意义在于归一化，什么叫归一化，就是只要是基于同一个接口实现的类，那么所有的这些类产生的对象在使用时，从用法上来说都一样。

归一化的好处

1. 归一化让使用者无需关心对象的类是什么，只需要的知道这些对象都具备某些功能就可以了，这极大地降低了使用者的使用难度。

2. 归一化使得高层的外部使用者可以不加区分的处理所有接口兼容的对象集合

2.1：就好象linux的泛文件概念一样，所有东西都可以当文件处理，不必关心它是内存、磁盘、网络还是屏幕（当然，对底层设计者，当然也可以区分出“字符设备”和“块设备”，然后做出针对性的设计：细致到什么程度，视需求而定）。

2.2：再比如：我们有一个汽车接口，里面定义了汽车所有的功能，然后由本田汽车的类，奥迪汽车的类，大众汽车的类，他们都实现了汽车接口，这样就好办了，大家只需要学会了怎么开汽车，那么无论是本田，还是奥迪，还是大众我们都会开了，开的时候根本无需关心我开的是哪一类车，操作手法（函数调用）都一样

模仿interface

在python中根本就没有一个叫做interface的关键字，如果非要去模仿接口的概念

可以借助第三方模块：http://pypi.python.org/pypi/zope.interface

文档 https://zopeinterface.readthedocs.io/en/latest/

设计模式 https://github.com/faif/python-patterns

继承的两种用途

一：继承基类的方法，并且做出自己的改变或者扩展（代码重用）：实践中，继承的这种用途意义并不很大，甚至常常是有害的。因为它使得子类与基类出现强耦合。

二：声明某个子类兼容于某基类，定义一个接口类（模仿java的Interface），接口类中定义了一些接口名（就是函数名）且并未实现接口的功能，子类继承接口类，并且实现接口中的功能

class Interface:#定义接口Interface类来模仿接口的概念，python中压根就没有interface关键字来定义一个接口。
    def read(self): #定接口函数read
        pass

    def write(self): #定义接口函数write
        pass

class Txt(Interface): #文本，具体实现read和write
    def read(self):
        print('文本数据的读取方法')

    def write(self):
        print('文本数据的读取方法')

class Sata(Interface): #磁盘，具体实现read和write
    def read(self):
        print('硬盘数据的读取方法')

    def write(self):
        print('硬盘数据的读取方法')

class Process(Interface):
    def read(self):
        print('进程数据的读取方法')

    def write(self):
        print('进程数据的读取方法')

上面的代码只是看起来像接口，其实并没有起到接口的作用，子类完全可以不用去实现接口，这就用到了抽象类

抽象类

什么是抽象类

与java一样，python也有抽象类的概念但是同样需要借助模块实现，抽象类是一个特殊的类，它的特殊之处在于只能被继承，不能被实例化

为什么要有抽象类

如果说类是从一堆对象中抽取相同的内容而来的，那么抽象类就是从一堆类中抽取相同的内容而来的，内容包括数据属性和函数属性。

比如我们有香蕉的类，有苹果的类，有桃子的类，从这些类抽取相同的内容就是水果这个抽象的类，你吃水果时，要么是吃一个具体的香蕉，要么是吃一个具体的桃子。。。。。。你永远无法吃到一个叫做水果的东西。

从设计角度去看，如果类是从现实对象抽象而来的，那么抽象类就是基于类抽象而来的。

从实现角度来看，抽象类与普通类的不同之处在于：抽象类中只能有抽象方法（没有实现功能），该类不能被实例化，只能被继承，且子类必须实现抽象方法。这一点与接口有点类似，但其实是不同的，即将揭晓答案

在python中实现抽象类

模仿一切皆文件

# 一切皆文件思想
import abc  # 利用abc模块实现抽象类

class Allfile(metaclass=abc.ABCMeta):
    all_type = 'file'

    @abc.abstractmethod  # 定义抽象方法，无需实现功能
    def read(self):
        "子类必须定义读功能"
        pass

    @abc.abstractmethod  # 定义抽象方法，无需实现功能
    def write(self):
        "子类必须定义写功能"
        pass


# class Txt(Allfile):
#   pass
# t1=Txt()  #报错，子类没有定义抽象方法
class Txt(Allfile):
    def read(self):
        print('文本数据的读取方法')

    def write(self):
        print('文本数据的读取方法')

class Sata(Allfile):  # 子类继承抽象类，但是必须定义read和write方法
    def read(self):
        print('硬盘数据的读取方法')

    def write(self):
        print('硬盘数据的读取方法')

class Process(Allfile):  # 子类继承抽象类，但是必须定义read和write方法
    def read(self):
        print('进程数据的读取方法')

    def write(self):
        print('进程数据的读取方法')

wenbenwenjian = Txt()
yingpanwenjian = Sata()
jinchengwenjian = Process()

# 这样大家都是被归一化了,也就是一切皆文件的思想
wenbenwenjian.read()
yingpanwenjian.write()
jinchengwenjian.read()

print(wenbenwenjian.all_type)
print(yingpanwenjian.all_type)
print(jinchengwenjian.all_type)

抽象类与接口

抽象类的本质还是类，指的是一组类的相似性，包括数据属性（如all_type）和函数属性（如read、write），而接口只强调函数属性的相似性。

抽象类是一个介于类和接口直接的一个概念，同时具备类和接口的部分特性，可以用来实现归一化设计

继承的原理

继承顺序

在Java和C#中子类只能继承一个父类，而Python中子类可以同时继承多个父类，如A(B,C,D)

如果继承关系为非菱形结构，则会按照先找B这一条分支，然后再找C这一条分支，最后找D这一条分支的顺序直到找到我们想要的属性

如果继承关系为菱形结构，那么属性的查找方式有两种

深度优先和广度优先

当类是经典类时，多继承情况下，在要查找属性不存在时，会按照深度优先的方式查找下去

当类是新式类时，多继承情况下，在要查找属性不存在时，会按照广度优先的方式查找下去

继承原理（python如何实现的继承）

python到底是如何实现继承的，对于你定义的每一个类，python会计算出一个方法解析顺序(MRO)列表，这个MRO列表就是一个简单的所有基类的线性顺序列表

>>> F.mro() #等同于F.__mro__
[<class '__main__.F'>, <class '__main__.D'>, <class '__main__.B'>, <class '__main__.E'>, <class '__main__.C'>, <class '__main__.A'>, <class 'object'>]

为了实现继承,python会在MRO列表上从左到右开始查找基类,直到找到第一个匹配这个属性的类为止。
而这个MRO列表的构造是通过一个C3线性化算法来实现的。我们不去深究这个算法的数学原理,它实际上就是合并所有父类的MRO列表并遵循如下三条准则:
1.子类会先于父类被检查
2.多个父类会根据它们在列表中的顺序被检查
3.如果对下一个类存在两个合法的选择,选择第一个父类

子类中调用父类的方法

python中进行面向对象编程，当在子类的实例中调用父类的属性时，由于子类的__init__方法重写了父类的__init__方法，如果在子类中这些属性未经过初始化，使用时就会出错。

class A(object):
    def __init__(self):
        self.a = 5

    def function_a(self):
        print('I am from A, my value is %d' % self.a)

class B(A):
    def __init__(self):
        self.b = 10

    def function_b(self):
        print('I am from B, my value is %d' % self.b)
        self.function_a()    # 调用类A的方法，出错

if __name__ == '__main__':
    b = B()
    b.function_b()

执行结果

 File "F:/代码练习/333.py", line 89, in <module>
    b.function_b()
  File "F:/代码练习/333.py", line 84, in function_b
    self.function_a()    # 调用类A的方法，出错
  File "F:/代码练习/333.py", line 75, in function_a
    print('I am from A, my value is %d' % self.a)
AttributeError: 'B' object has no attribute 'a'

这时候就需要在类B的__init__方法中先执行类A的__init__方法，脚本才可以正确执行。Python提供了两种方法来完成这个任务。

方法一：指名道姓，即父类名.父类方法() 该传几个参数传几个，就是普通的调用一个函数

class Vehicle:  # 定义交通工具类
    Country = 'China'

    def __init__(self, name, speed, load, power):
        self.name = name
        self.speed = speed
        self.load = load
        self.power = power

    def run(self):
        print('开动啦...')


class Subway(Vehicle):  # 地铁
    def __init__(self, name, speed, load, power, line):
        Vehicle.__init__(self, name, speed, load, power) #此处修改了。如果类V的__init__方法需要传参，也需要传入对应的参数
        self.line = line

    def run(self):
        print('地铁%s号线欢迎您' % self.line)
        Vehicle.run(self)


line13 = Subway('中国地铁', '180m/s', '1000人/箱', '电', 13)
line13.run()

View Code

方法二：super()

使用普通方法调用父类，base类会初始化2次。用super解决这个问题。

class Vehicle: #定义交通工具类
     Country='China'
     def __init__(self,name,speed,load,power):
         self.name=name
         self.speed=speed
         self.load=load
         self.power=power
 
     def run(self):
         print('开动啦...')
 
class Subway(Vehicle): #地铁
    def __init__(self,name,speed,load,power,line):
        #super(Subway,self) 就相当于实例本身 在python3中super()等同于super(Subway,self)
        super().__init__(name,speed,load,power)
        self.line=line
 
    def run(self):
        print('地铁%s号线欢迎您' %self.line)
        super(Subway,self).run()
 
class Mobike(Vehicle):#摩拜单车
    pass
 
line13=Subway('中国地铁','180m/s','1000人/箱','电',13)
line13.run()

super（）实例1

class Base(object):

    def __init__(self):
        print("Base init")


class Medium1(Base):

    def __init__(self):
        super(Medium1, self).__init__()
        print("Medium1 init")


class Medium2(Base):

    def __init__(self):
        super(Medium2, self).__init__()
        print("Medium2 init")


class Leaf(Medium1, Medium2):

    def __init__(self):
        super(Leaf, self).__init__()
        print("Leaf init")

leaf = Leaf()

运行结果
# Base init
# Medium2 init
# Medium1 init
# Leaf init

#程序没有执行完，找到最后一个父类后，执行之前没有执行的代码

下面的程序变形很有意思

super的使用方法
Python3.x 和 Python2.x 的一个区别是: Python 3 可以使用直接使用 super().xxx 代替 super(Class, self).xxx
Python2 super调用 super（开始类名，self）.函数名()
Python3 super().函数名（）

强调：两种方法使用哪一种都可以，但最好不要混合使用

了解部分：

即使没有直接继承关系，super仍然会按照mro继续往后查找

#A没有继承B,但是A内super会基于C.mro()继续往后找
class A:
    def test(self):
        super().test()
class B:
    def test(self):
        print('from B')
class C(A,B):
    pass

c=C()
c.test() #打印结果:from B


print(C.mro())
#[<class '__main__.C'>, <class '__main__.A'>, <class '__main__.B'>, <class 'object'>]