[转载] 【Python进阶】4-2 多态 | 什么是多态 / 静态语言vs动态语言 / python中多态

参考链接： Python中的多态

文章目录

1、什么是多态“开闭”原则

2、静态语言 vs 动态语言小结

3、python中多态

1、什么是多态

要理解什么是多态，我们首先要对数据类型再作一点说明。当我们定义一个class的时候，我们实际上就定义了一种数据类型。我们定义的数据类型和Python自带的数据类型，比如str、list、dict没什么两样：

a = list() # a是list类型

b = Animal() # b是Animal类型

c = Dog() # c是Dog类型

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

看来a、b、c确实对应着list、Animal、Dog这3种类型。

但是等等，试试：

>>> 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()

当我们传入Animal的实例时，run_twice()就打印出：

>>> run_twice(Animal())

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...

当我们传入Cat的实例时，run_twice()就打印出：

>>> run_twice(Cat())

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...')

当我们调用run_twice()时，传入Tortoise的实例：

>>> run_twice(Tortoise())

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，这就是多态的意思：

对于一个变量，我们只需要知道它是Animal类型，无需确切地知道它的子类型，就可以放心地调用run()方法，而具体调用的run()方法是作用在Animal、Dog、Cat还是Tortoise对象上，由运行时该对象的确切类型决定，这就是多态真正的威力：调用方只管调用，不管细节，而当我们新增一种Animal的子类时，只要确保run()方法编写正确，不用管原来的代码是如何调用的。这就是著名的“开闭”原则。

“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：

┌───────────────┐

│ object │

└───────────────┘

│

┌────────────┴────────────┐

│ │

▼ ▼

┌─────────────┐ ┌─────────────┐

│ Animal │ │ Plant │

└─────────────┘ └─────────────┘

│ │

┌─────┴──────┐ ┌─────┴──────┐

│ │ │ │

▼ ▼ ▼ ▼

┌─────────┐ ┌─────────┐ ┌─────────┐ ┌─────────┐

│ Dog │ │ Cat │ │ Tree │ │ Flower │

└─────────┘ └─────────┘ └─────────┘ └─────────┘

2、静态语言 vs 动态语言

对于静态语言（例如Java）来说，如果需要传入Animal类型，则传入的对象必须是Animal类型或者它的子类，否则，将无法调用run()方法。

对于Python这样的动态语言来说，则不一定需要传入Animal类型。我们只需要保证传入的对象有一个run()方法就可以了：

class Timer(object):

def run(self):

print('Start...')

这就是动态语言的“鸭子类型”，它并不要求严格的继承体系，一个对象只要“看起来像鸭子，走起路来像鸭子”，那它就可以被看做是鸭子。

Python的“file-like object“就是一种鸭子类型。对真正的文件对象，它有一个read()方法，返回其内容。但是，许多对象，只要有read()方法，都被视为“file-like object“。许多函数接收的参数就是“file-like object“，你不一定要传入真正的文件对象，完全可以传入任何实现了read()方法的对象。

小结

继承可以把父类的所有功能都直接拿过来，这样就不必重零做起，子类只需要新增自己特有的方法，也可以把父类不适合的方法覆盖重写。

动态语言的鸭子类型特点决定了继承不像静态语言那样是必须的。

3、python中多态

类具有继承关系，并且子类类型可以向上转型看做父类类型，如果我们从 Person 派生出 Student和Teacher ，并都写了一个 whoAmI() 方法：

class Person(object):

def __init__(self, name, gender):

self.name = name

self.gender = gender

def whoAmI(self):

return 'I am a Person, my name is %s' % self.name

class Student(Person):

def __init__(self, name, gender, score):

super(Student, self).__init__(name, gender)

self.score = score

def whoAmI(self):

return 'I am a Student, my name is %s' % self.name

class Teacher(Person):

def __init__(self, name, gender, course):

super(Teacher, self).__init__(name, gender)

self.course = course

def whoAmI(self):

return 'I am a Teacher, my name is %s' % self.name

在一个函数中，如果我们接收一个变量 x，则无论该 x 是 Person、Student还是 Teacher，都可以正确打印出结果：

def who_am_i(x):

print x.whoAmI()

p = Person('Tim', 'Male')

s = Student('Bob', 'Male', 88)

t = Teacher('Alice', 'Female', 'English')

who_am_i(p)

who_am_i(s)

who_am_i(t)

运行结果：

I am a Person, my name is Tim

I am a Student, my name is Bob

I am a Teacher, my name is Alice

这种行为称为多态。也就是说，方法调用将作用在 x 的实际类型上。

s 是Student类型，它实际上拥有自己的 whoAmI()方法以及从 Person继承的 whoAmI方法，但调用 s.whoAmI()总是先查找它自身的定义，如果没有定义，则顺着继承链向上查找，直到在某个父类中找到为止。

由于Python是动态语言，所以，传递给函数 who_am_i(x)的参数 x 不一定是 Person 或 Person 的子类型。任何数据类型的实例都可以，只要它有一个whoAmI()的方法即可：

class Book(object):

def whoAmI(self):

return 'I am a book'

这是动态语言和静态语言（例如Java）最大的差别之一。动态语言调用实例方法，不检查类型，只要方法存在，参数正确，就可以调用。

任务

Python提供了open()函数来打开一个磁盘文件，并返回 File 对象。File对象有一个read()方法可以读取文件内容：

例如，从文件读取内容并解析为JSON结果：

import json

f = open('/path/to/file.json', 'r')

print json.load(f)

由于Python的动态特性，json.load()并不一定要从一个File对象读取内容。任何对象，只要有read()方法，就称为File-like Object，都可以传给json.load()。

请尝试编写一个File-like Object，把一个字符串 r'["Tim", "Bob", "Alice"]'包装成 File-like Object 并由 json.load() 解析。

CODE

只要为Students类加上 read()方法，就变成了一个File-like Object。

import json

class Students(object):

def __init__(self,):

self.name = r'["Tim", "Bob", "Alice"]'

def read(self):

return self.name

s = Students()

print json.load(s)

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