Python中类的多继承

骑猪看日落 2022-01-29 10:07 412阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  Python中类的多继承
 *   *  多继承
     *  Python多继承实现
     *  多继承的缺点
     *  Mixin
     *   *  \*思路1\*
         *  \*思路2\*
         *  \*思路3\*
         *  \*思路4\*
 *  Mixin类

# Python中类的多继承 #

Python2.2之前类是没有共同的祖先的，之后，引入object类，它是所有类的共同祖先类object。Python2中为了兼容，分为古典类（旧式类）和新式类。Python3中全部都是新式类。新式类都是继承自object的，新式类可以使用super。

#一下代码在Python2.x中运行
    
    #古典类(旧式类)
    class A:pass
    
    #新式类
    class B(object):pass
    
    print(dir(A))
    print(dir(B))
    print(A.__bases__)
    print(B.__bases__)
    
    #古典类
    a = A()
    print(a.__class__)
    print(type(a)) #<type 'instance'>
    
    #新式类
    b = B()
    print(b.__class__)
    print(type(b))

## 多继承 ##

*OCP原则*：多用“继承”、少修改  
*继承的用途*：在子类上实现对基类的增强、实现多态  
**多态**: 在面向对象中，父类、子类通过继承联系在一起，如果可以通过一套方法，就可以实现不同表现，就是多态。**一个类继承自多个类就是多继承，它将具有多个类的特征。**

*  多继承弊端

1.  多继承很好的模拟了世界，因为事物很少是单一继承，但是舍弃简单，必然引入复杂性，带来了冲突。
2.  多继承的实现会导致代码设计的复杂度增加，所以有些高级编程语言舍弃了类的多继承。
3.  C++支持多继承；Java舍弃了多继承。
    
     *  Java中，一个类可以实现多个接口，一个接口也可以继承多个接口。Java的接口很纯粹，只是方法的声明，继承者 必须实现这些方法，就具有了这些能力，就能干什么。
4.  多继承可能会带来二义性
5.  实现多继承的语言，要解决二义性，深度优先或者广度优先。

## Python多继承实现 ##

class ClassName(基类列表):
        类体

![class3\_001][class3_001]

左图是多继承（菱形继承），右图是单一继承。  
多继承带来路径选择问题，究竟继承哪个父类的特征呢？  
*Python使用MRO（method resolution order方法解析顺序）解决基类搜索顺序问题。*

*  历史原因，MRO有三个搜索算法：
    
    1.  **经典算法**：按照定义从左到右，深度优先策略。2.2版本之前 左图的MRO是MyClass,D,B,A,C,A
    2.  **新式类算法**：是经典算法的升级，深度优先，重复的只保留最后一个。2.2版本 左图的MRO是MyClass,D,B,C,A,object
    3.  **C3算法**：在类被创建出来的时候，就计算出一个MRO有序列表。2.3之后，Python3唯一支持的算法 左图中的MRO是MyClass,D,B,C,A,object的列表
        
         *  C3算法解决多继承的二义性
 *  经典算法有很大的问题，如果C中有覆盖A的方法，就不会访问到了，因为先访问A（深度优先）。
 *  新式类算法，依然采用了深度优先，解决了重复问题，但是同经典算法一样，没有解决继承的单调性。
 *  C3算法，解决了继承的单调性，它阻止创建之前版本产生二义性的代码。求得的MRO本质是为了线性化，且确定 了顺序。
    
    1.  单调性：假设有A、B、C三个类，C的mro是\[C, A, B\]，那么C的子类的mro中，A、B的顺序一致就是单调的。

## 多继承的缺点 ##

当类很多，继承复杂的情况下，继承路径太多，很难说清什么样的继承路径。Python语法是允许多继承，但Python代码是解释执行，只有执行到的时候，才发现错误。团队协作开发，如果引入多继承，那代码很有可能不可控。不管编程语言是否支持多继承，都应当避免多继承。Python的面向对象，我们看到的太灵活了，太开放了，所以要团队守规矩。

## Mixin ##

类有下面的继承关系  
![class3\_002][class3_002]  
文档Document类是其他所有文档类的抽象基类；Word、Pdf类是Document的子类。  
*需求*：为Document子类提供打印能力

### *思路1* ###

*  在Document中提供print方法  
    假设已经有了下面3个类

class Document:
        def __init__(self,content):
            self.content = content
    
        def print(self): #抽象方法
            raise NotImplementedError()
    
    class Word(Document): pass #其他功能略去
    class Pdf(Document): pass #其他功能略去

*  基类提供的方法可以不具体实现，因为它未必适合子类的打印，**子类中需要覆盖重写**。
 *  基类中只定义，不实现的方法，称为“**抽象方法**“。
    
    1.  在Python中，如果采用这种方式定义的抽象方法，子类可以不实 现，直到子类使用该方法的时候才报错。

print算是一种能力 —— 打印功能，不是所有的Document的子类都需要的，所有，从这个角度出发，上面的基类 Document设计有点问题。

### *思路2* ###

*  在需要打印的子类上增加打印功能  
    如果在现有子类Word或Pdf上直接增加，虽然可以，却违反了OCP的原则，所以可以继承后增加打印功能。因此有 下图  
    ![class3\_003][class3_003]

class Document: #第三方库，不允许修改
        def __init__(self,content):
            self.content = content
    class Word(Document): pass #第三方库，不允许修改
    class Pdf(Document): pass #第三方库，不允许修改
    
    #单继承
    class PrintableWord(Word):
        def print(self):
            print(self.content,self.__class__.__name__)
    
    print(PrintableWord.__dict__)
    print(PrintableWord.mro())
    
    pw = PrintableWord("我是word打印")
    pw.print()

![class3\_004][class3_004]  
看似不错，如果需要还要提供其他能力，如何继承？  
例如，如果该类用于网络，还应具备序列化的能力，在类上就应该实现序列化。  
可序列化还可能分为使用pickle、json、messagepack等。  
这个时候发现，为了增加一种能力，就要增加一次继承，类可能太多了，继承的方式不是很好了。  
功能太多，A类需要某几样功能，B类需要另几样功能，它们需要的是多个功能的自由组合，继承实现很繁琐。

### *思路3* ###

*  装饰器。用装饰器增强一个类，把功能给类附加上去，那个类需要，就装饰它。

class Document: #第三方库，不允许修改
        def __init__(self,content):
            self.content = content
    class Word(Document): pass #第三方库，不允许修改
    class Pdf(Document): pass #第三方库，不允许修改
    
    #类装饰器，为类动态增加打印功能
    def printtable(cls):
        def _print(self):
            print(self.content,"---装饰器")
        cls.print = _print
        return cls
    
    @printtable
    class PrintableWord(Word):pass
    
    @printtable
    class PrintablePdf(Pdf):pass
    
    print(PrintableWord.__dict__)
    print(PrintableWord.mro())
    
    pw = PrintableWord("我是word打印")
    pw.print()
    
    pf = PrintablePdf("我是pdf打印")
    pf.print()

![class3\_005][class3_005]

*  优点：
    
    1.  简单方便，在需要的地方动态增加，直接使用装饰器。
    2.  可以为类灵活的增加功能。

### *思路4* ###

*  使用Mixin类，为类增强功能

![class3\_006][class3_006]  
Mixin就是其它类混合进来，同时带来了类的属性和方法。Mixin类和装饰器效果一样，也没有什么特别的。但是Mixin是类，就可以继承。  
如果在上需代码完成后，再次开发，需要对原有的print功能再次增强，可以重新在写个增强的print功能，再类需要使用这种增强的print功能时，可以继承增强后的print功能。

class Document: #第三方库，不允许修改
        def __init__(self,content):
            self.content = content
    class Word(Document): pass #第三方库，不允许修改
    class Pdf(Document): pass #第三方库，不允许修改
    
    class PrintableMixin:
        def print(self):
            print(self.content,"--Mixin类增强功能")
    
    class PrintableWord(PrintableMixin,Word):pass
    
    class PrintablePdf(PrintableMixin,Pdf):pass
    
    print(PrintableWord.__dict__)
    print(PrintableWord.mro())
    
    pw = PrintableWord("我是word打印")
    pw.print()
    
    pf = PrintablePdf("我是pdf打印")
    pf.print()
    
    #为print类进行功能增强
    class SuperPrintableMixin(PrintableMixin):
        def print(self):
            print("- "*10,"打印前增强")
            super().print()
            print("- "*10,"打印后增强")
    
    #使用新增强的功能
    class SuperPrintablePdf(SuperPrintableMixin,Pdf):pass
    
    print("")
    print(SuperPrintablePdf.__dict__)
    print(SuperPrintablePdf.mro())
    spp = SuperPrintablePdf("我是super Pdf")
    spp.print()

![class3\_007][class3_007]

# Mixin类 #

*  Mixin本质上就是多继承实现的。
 *  Mixin体现的是一种**组合**的设计模式。  
    在面向对象的设计中，一个复杂的类，往往需要很多功能，而这些功能有来自不同的类提供，这就需要很多的类组 合在一起。  
    从设计模式的角度来说，多组合，少继承。
 *  **Mixin类的使用原则**
    
    1.  Mixin类中不应该显式的出现\_\_init\_\_初始化方法
    2.  Mixin类通常不能独立工作，因为它是准备混入别的类中的部分功能实现
    3.  Mixin类的祖先类也应是Mixin类
    4.  使用时，**Mixin类通常在继承列表的第一个位置**
        
         *  例如： `class PrintableWord(PrintableMixin, Word): pass`

Mixin类和装饰器，这两种方式都可以使用，看个人喜好。如果还需要继承就得使用Mixin类的方式。

[class3_001]: /images/20220129/eb37a31750f048bc92fcf53aa177ea0e.png
[class3_002]: /images/20220129/10b1d78f75ff4c3599a18230ede03bb4.png
[class3_003]: /images/20220129/5c5a0dd67ff749fbb756b079641d41fb.png
[class3_004]: /images/20220129/8e76772a9e674c3f9f2154502c46e132.png
[class3_005]: /images/20220129/f15fca078b6a426a863b5d0bad582c52.png
[class3_006]: /images/20220129/4ef8d05084944680b6d65521079bb505.png
[class3_007]: /images/20220129/2c09f0927e1347b9b12a45c30a61896d.png