首先介绍下面向对象(OOP)的三大特征:
(1)面向对象程序设计有三大特征:封装(Encapsulation)、继承(Inheritance)、多态(Polymorphism)。这三个单词很常见,大家还是记住为好!
(2)封装(Encapsulation):类包含了数据和方法,将数据和方法放在一个类中就构成了封装。
(3)继承(Inheritance):Java是单继承的(这点和C++有区别),意味着一个类只能继承于一个类,被继承的类叫父类(或者叫基类,base class),继承的类叫子类。Java中的继承使用关键字extends。但是,一个类可以实现多个接口,多个接口之间用逗号进行分割。实现接口使用关键字implements。
(4)多态(Polymorphism):多态最核心的思想就是,父类的引用可以指向子类的对象,或者接口类型的引用可以指向实现该接口的类的实例。多态之所以是这样的是因为基于一个事实:子类就是父类!
(5)关于多态的一些重要说明:
当使用多态方式调用方法时,首先检查父类中是否有此方法,如果没有则编译错误,如果有则再去调用子类重写(Override)【如果重写的话】的此方法,没有重写的话,还是调用从父类继承过来的方法。
两种类型的强制类型转换:
向上类型转换(upcast):将子类型引用转换成父类型引用。对于向上类型转换不需要显示指定。
向下类型转换(downcast):将父类型引用转换成子类型引用。对于向下类型转换,必须要显示指定。向下类型转换的原则:父类型引用指向谁才能转换成谁。
多态是一种运行期的行为,不是编译期行为!在编译期间它只知道是一个引用,只有到了执行期,引用才知道指向的是谁。这就是所谓的“软绑定”。
多态是一项让程序员“将改变的事物和未改变的事物分离开来”重要技术。
鸭子类型:
调用不同的子类将会产生不同的行为,而无须明确知道这个子类实际上是什么,这是多态的重要应用场景。而在python中,因为鸭子类型(duck typing)使得其多态不是那么酷。
鸭子类型是动态类型的一种风格。在这种风格中,一个对象有效的语义,不是由继承自特定的类或实现特定的接口,而是由"当前方法和属性的集合"决定。这个概念的名字来源于由James Whitcomb Riley提出的鸭子测试,“鸭子测试”可以这样表述:“当看到一只鸟走起来像鸭子、游泳起来像鸭子、叫起来也像鸭子,那么这只鸟就可以被称为鸭子。”
在鸭子类型中,关注的不是对象的类型本身,而是它是如何使用的。例如,在不使用鸭子类型的语言中,我们可以编写一个函数,它接受一个类型为"鸭子"的对象,并调用它的"走"和"叫"方法。在使用鸭子类型的语言中,这样的一个函数可以接受一个任意类型的对象,并调用它的"走"和"叫"方法。如果这些需要被调用的方法不存在,那么将引发一个运行时错误。任何拥有这样的正确的"走"和"叫"方法的对象都可被函数接受的这种行为引出了以上表述,这种决定类型的方式因此得名。
鸭子类型通常得益于不测试方法和函数中参数的类型,而是依赖文档、清晰的代码和测试来确保正确使用。
Duck typing 这个概念来源于美国印第安纳州的诗人詹姆斯·惠特科姆·莱利(James Whitcomb Riley,1849-
1916)的诗句:”When I see a bird that walks like a duck and swims like a duck and quacks like a duck, I call that bird a duck.”
先上代码,也是来源于网上很经典的案例:
1 class Duck():
2 def walk(self):
3 print('I walk like a duck')
4 def swim(self):
5 print('i swim like a duck')
6
7 class Person():
8 def walk(self):
9 print('this one walk like a duck')
10 def swim(self):
11 print('this man swim like a duck')
可以很明显的看出,Person类拥有跟Duck类一样的方法,当有一个函数调用Duck类,并利用到了两个方法walk()和swim()。我们传入Person类也一样可以运行,函数并不会检查对象的类型是不是Duck,只要他拥有walk()和swim()方法,就可以正确的被调用。
再举例,如果一个对象实现了__getitem__方法,那python的解释器就会把它当做一个collection,就可以在这个对象上使用切片,获取子项等方法;如果一个对象实现了__iter__和next方法,python就会认为它是一个iterator,就可以在这个对象上通过循环来获取各个子项。
python中的多态
python中的鸭子类型允许我们使用任何提供所需方法的对象,而不需要迫使它成为一个子类。
由于python属于动态语言,当你定义了一个基类和基类中的方法,并编写几个继承该基类的子类时,由于python在定义变量时不指定变量的类型,而是由解释器根据变量内容推断变量类型的(也就是说变量的类型取决于所关联的对象),这就使得python的多态不像是c++或java中那样,定义一个基类类型变量而隐藏了具体子类的细节。
请看下面的例子和说明:
1 class AudioFile:
2 def __init__(self, filename):
3 if not filename.endswith(self.ext):
4 raise Exception("Invalid file format")
5 self.filename = filename
6
7 class MP3File(AudioFile):
8 ext = "mp3"
9 def play(self):
10 print("Playing {} as mp3".format(self.filename))
11
12 class WavFile(AudioFile):
13 ext = "wav"
14 def play(self):
15 print("Playing {} as wav".format(self.filename))
16
17 class OggFile(AudioFile):
18 ext = "ogg"
19 def play(self):
20 print("Playing {} as ogg".format(self.filename))
21
22 class FlacFile:
23 """
24 Though FlacFile class doesn't inherit AudioFile class,
25 it also has the same interface as three subclass of AudioFile.
26
27 It is called duck typing.
28 """
29 def __init__(self, filename):
30 if not filename.endswith(".flac"):
31 raise Exception("Invalid file format")
32 self.filename = filename
33
34 def play(self):
35 print("Playing {} as flac".format(self.filename))
上面的代码中,MP3File、WavFile、OggFile三个类型继承了AudioFile这一基类,而FlacFile没有扩展AudioFile,但是可以在python中使用完全相同的接口与之交互。
因为任何提供正确接口的对象都可以在python中交替使用,它减少了多态的一般超类的需求。继承仍然可以用来共享代码,但是如果所有被共享的都是公共接口,鸭子类型就是所有所需的。这减少了继承的需要,同时也减少了多重继承的需要;通常,当多重继承似乎是一个有效方案的时候,我们只需要使用鸭子类型去模拟多个超类之一(定义和那个超类一样的接口和实现)就可以了。