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[ python ] 多型

python天生支援多型

多型指的是一類事物有多種形態

當我們定義一個class的時候,我們實際上就定義了一種資料型別,我們定義的資料型別和python自帶的資料型別,比如str、list、dict 沒什麼兩樣:

In [1]: class Animal:
   ...:     pass

In [2]: class Dog(Animal):
   ...:     pass

In [3]: a = list()

In [4]: b = Animal()

In [5]: c = Dog()

In [6]: isinstance(a, list)    #
a 是 list 型別 Out[6]: True In [7]: isinstance(b, Animal) # b 是 Animal 型別 Out[7]: True In [8]: isinstance(c, Dog) # c 是 Dog 型別 Out[8]: True In [9]: isinstance(c, Animal) Out[9]: True

 

 

c 不僅僅是 Dog, c 還是 Animal, 因為 Animal 是 c的父類,因此 c 及時 Dog型別,也是 Animal 型別,但是反過來是不行的。

In [12]: b = Animal()

In [13]: isinstance(b, Dog)
Out[13]: False

 

 

Dog 可以看成 Animal,但是 Animal 不可以看成 Dog

要理解多型,需要編寫一個 run_twice 函式。

class Animal:
    def run(self):
        print('Animal is running...')

class Dog(Animal):
    def run(self):
        print('dog is running...
') class Cat(Animal): def run(self): print('cat is running...') def run_twice(animal): animal.run() animal.run() dog = Dog() run_twice(dog)

 

 

當我們傳入 Animal 的例項時,run_twice() 就打印出:

dog is running...
dog is running...

 

 

現在,如果我們再定義一個Tortoise型別,也從Animal派生:

class Animal:
    def run(self):
        print('Animal is running...')

class Dog(Animal):
    def run(self):
        print('dog is running...')

class Cat(Animal):
    def run(self):
        print('cat is running...')


class Tortoise(Animal):
    def run(self):
        print('tortoise is running...')


def run_twice(animal):
    animal.run()
    animal.run()

tortoise = Tortoise()

run_twice(tortoise)

 

 

當我們呼叫 run_twice()時,傳入 Tortoise 的例項:

tortoise is running...
tortoise is running...

 

你會發現,新增一個Animal的子類,不必對run_twice()做任何修改,實際上,任何依賴Animal作為引數的函式或者方法都可以不加修改地正常執行,原因就在於多型。

 

對於一個變數,我們只需要知道它是Animal型別,無需確切地知道它的子型別,就可以放心地呼叫run()方法,而具體呼叫的run()方法是作用在Animal、Dog、Cat還是Tortoise物件上,由執行時該物件的確切型別決定,

這就是多型真正的威力:呼叫方只管呼叫,不管細節,而當我們新增一種Animal的子類時,只要確保run()方法編寫正確,不用管原來的程式碼是如何呼叫的。這就是著名的“開閉”原則:

  • 對擴充套件開放:允許新增Animal子類;
  • 對修改封閉:不需要修改依賴Animal型別的run_twice()等函式

 

靜態語言 vs 動態語言 

對於靜態語言(例如Java)來說,如果需要傳入Animal型別,則傳入的物件必須是Animal型別或者它的子類,否則,將無法呼叫run()方法。
對於Python這樣的動態語言來說,則不一定需要傳入Animal型別。我們只需要保證傳入的物件有一個run()方法就可以了:

class Timer:
    def run(self):
        print('Start...')

def run_twice(animal):
    animal.run()
    animal.run()

timer = Timer()

run_twice(timer)

 

 

這就是動態語言的“鴨子型別”,它並不要求嚴格的繼承體系,一個物件只要“看起來像鴨子,走起路來像鴨子”,那麼就可以被看做是鴨子。

 

小結 

動態語言的鴨子型別的特點決定了繼承不像靜態語言那樣是必須的。