python進階——五、類的繼承

5-1 什麼是繼承

新類從現有類繼承，就自動擁有了現有類的所有功能，只需添加缺少的功能即可
好處：複用代碼，只需編寫缺少的
特點：子類與 父類是is關係，父類是父類不是子類，子類既是子類也是父類。
has 關係應該使用組合而非繼承。例如

class Student(Person):#總是從某個類繼承，沒有則從object類繼承
    def __init__(self,bookName):
        self.book = Book(bookName)

book是student的一個屬性

總是從某個類繼承

class MyClass(student):
    pass

不要忘記調用super().init

def __init__(self,args):
    super(SubClass,self).__init__(args)#重要，用於初始化屬性
    pass

super(Student,self).init(gender,age)
從父類繼承，super（子類名稱，self）.init(父類中想繼承的屬性)

5-2 繼承一個類

如果已經定義了Person類，需要定義新的Student和Teacher類時，可以直接從Person類繼承：

class Person(object):
    def __init__(self, name, gender):
        self.name = name
        self.gender = gender

定義Student類時，只需要把額外的屬性加上，例如score：

class Student(Person):
    def __init__(self, name, gender, score):
        super(Student, self).__init__(name, gender)
        self.score = score

一定要用 super(Student, self)._init_(name, gender) 去初始化父類，否則，繼承自 Person 的 Student 將沒有 name 和 gender。

函數super(Student, self)將返回當前類繼承的父類，即 Person ，然後調用init()方法，注意self參數已在super()中傳入，在_init_()中將隱式傳遞，不需要寫出（也不能寫）。
使用super()的漂亮之處在於，你不需要明確給出任何基類名字，這意味着如果你改變了類繼承關係，你只需要改一行代碼（class語句本身）而不必在大量代碼中去查找所有被修改的那個類的名字。

5-3 判斷類型

函數isinstance()可以判斷一個變量的類型，既可以用在Python內置的數據類型如str、list、dict，也可以用在我們自定義的類，它們本質上都是數據類型。

假設有如下的 Person、Student 和 Teacher 的定義及繼承關係如下：

class Person(object):
    def __init__(self, name, gender):
        self.name = name
        self.gender = gender

class Student(Person):
    def __init__(self, name, gender, score):
        super(Student, self).__init__(name, gender)
        self.score = score

class Teacher(Person):
    def __init__(self, name, gender, course):
        super(Teacher, self).__init__(name, gender)
        self.course = course

p = Person('Tim', 'Male')
s = Student('Bob', 'Male', 88)
t = Teacher('Alice', 'Female', 'English')

>>> isinstance(p, Person)
True    # p是Person類型
>>> isinstance(p, Student)
False   # p不是Student類型
>>> isinstance(p, Teacher)
False   # p不是Teacher類型

5-4 多態

類具有繼承關係，並且子類類型可以向上轉型看做父類類型，如果我們從 Person 派生出 Student和Teacher ，並都寫了一個 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

在一個函數中，如果我們接收一個變量 x，則無論該 x 是 Person、Student還是 Teacher，都可以正確打印出結果：

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)

運行結果：

I am a Person, my name is Tim
I am a Student, my name is Bob I am a
Teacher, my name is Alice

這種行爲稱爲多態。也就是說，方法調用將作用在 x 的實際類型上。s 是Student類型，它實際上擁有自己的 whoAmI()方法以及從 Person繼承的 whoAmI方法，但調用 s.whoAmI()總是先查找它自身的定義，如果沒有定義，則順着繼承鏈向上查找，直到在某個父類中找到爲止。

由於Python是動態語言，所以，傳遞給函數 who_am_i(x)的參數 x 不一定是 Person 或 Person 的子類型。任何數據類型的實例都可以，只要它有一個whoAmI()的方法即可：

class Book(object):
    def whoAmI(self):
        return 'I am a book'

這是動態語言和靜態語言（例如Java）最大的差別之一。動態語言調用實例方法，不檢查類型，只要方法存在，參數正確，就可以調用。

任務
Python提供了open()函數來打開一個磁盤文件，並返回 File 對象。File對象有一個read()方法可以讀取文件內容：
例如，從文件讀取內容並解析爲JSON結果：

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

由於Python的動態特性，json.load()並不一定要從一個File對象讀取內容。任何對象，只要有read()方法，就稱爲File-like Object，都可以傳給json.load()。
(充分條件，滿足這個條件即可）
請嘗試編寫一個File-like Object，把一個字符串 r’[“Tim”, “Bob”, “Alice”]’包裝成 File-like Object 並由 json.load() 解析。

import json

class Students(object):
    def read(self):
        return r'["Tim", "Bob", "Alice"]'

s = Students()

print json.load(s)

5-5 多重繼承

除了從一個父類繼承外，Python允許從多個父類繼承，稱爲多重繼承。

多重繼承的繼承鏈就不是一棵樹了，它像這樣：

class A(object):
    def __init__(self, a):
        print 'init A...'
        self.a = a

class B(A):
    def __init__(self, a):
        super(B, self).__init__(a)
        print 'init B...'

class C(A):
    def __init__(self, a):
        super(C, self).__init__(a)
        print 'init C...'

class D(B, C):
    def __init__(self, a):
        super(D, self).__init__(a)
        print 'init D...'

看下圖:

像這樣，D 同時繼承自 B 和 C，也就是 D 擁有了 A、B、C 的全部功能。多重繼承通過 super()調用init()方法時，A 雖然被繼承了兩次，但_init_()只調用一次：

>>> d = D('d')
init A...
init C...
init B...
init D...

多重繼承的目的是從兩種繼承樹中分別選擇並繼承出子類，以便組合功能使用。

舉個例子，Python的網絡服務器有TCPServer、UDPServer、UnixStreamServer、UnixDatagramServer，而服務器運行模式有 多進程ForkingMixin 和 多線程ThreadingMixin兩種。
要創建多進程模式的 TCPServer：

class MyTCPServer(TCPServer, ForkingMixin)
    pass

要創建多線程模式的 UDPServer：

class MyUDPServer(UDPServer, ThreadingMixin):
    pass

如果沒有多重繼承，要實現上述所有可能的組合需要 4x2=8 個子類。

5-6 獲取對象信息

拿到一個變量，除了用 isinstance() 判斷它是否是某種類型的實例外，還有沒有別的方法獲取到更多的信息呢？

例如，已有定義：

class Person(object):
    def __init__(self, name, gender):
        self.name = name
        self.gender = gender

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

首先可以用 type() 函數獲取變量的類型，它返回一個 Type 對象：

>>> type(123)
<type 'int'>
>>> s = Student('Bob', 'Male', 88)
>>> type(s)
<class '__main__.Student'>

其次，可以用 dir() 函數獲取變量的所有屬性：

>>> dir(123)   # 整數也有很多屬性...
['__abs__', '__add__', '__and__', '__class__', '__cmp__', ...]

>>> dir(s)
['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__doc__', '__format__', '__getattribute__', '__hash__', '__init__', '__module__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'gender', 'name', 'score', 'whoAmI']

對於實例變量，dir()返回所有實例屬性，包括__class__這類有特殊意義的屬性。注意到方法whoAmI也是 s 的一個屬性。

如何去掉__xxx__這類的特殊屬性，只保留我們自己定義的屬性？回顧一下filter()函數的用法。

dir()返回的屬性是字符串列表，如果已知一個屬性名稱，要獲取或者設置對象的屬性，就需要用 getattr() 和 setattr( )函數了：

>>> getattr(s, 'name')  # 獲取name屬性
'Bob'

>>> setattr(s, 'name', 'Adam')  # 設置新的name屬性

>>> s.name
'Adam'

>>> getattr(s, 'age')  # 獲取age屬性，但是屬性不存在，報錯：
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'Student' object has no attribute 'age'

>>> getattr(s, 'age', 20)  # 獲取age屬性，如果屬性不存在，就返回默認值20：
20