在OOP程序設計中，當我們定義一個class的時候，可以從某個現有的class繼承，新的class稱為子類（Subclass），而被繼承的class稱為基類、父類或超類（Base class、Super class）。 比如，我們已經編寫了一個名為`Animal`的class，有一個`run()`方法可以直接打印： ~~~ class Animal(object): def run(self): print('Animal is running...') ~~~ 當我們需要編寫`Dog`和`Cat`類時，就可以直接從`Animal`類繼承： ~~~ class Dog(Animal): pass class Cat(Animal): pass ~~~ 對于`Dog`來說，`Animal`就是它的父類，對于`Animal`來說，`Dog`就是它的子類。`Cat`和`Dog`類似。 繼承有什么好處？最大的好處是子類獲得了父類的全部功能。由于`Animial`實現了`run()`方法，因此，`Dog`和`Cat`作為它的子類，什么事也沒干，就自動擁有了`run()`方法： ~~~ dog = Dog() dog.run() cat = Cat() cat.run() ~~~ 運行結果如下： ~~~ Animal is running... Animal is running... ~~~ 當然，也可以對子類增加一些方法，比如Dog類： ~~~ class Dog(Animal): def run(self): print('Dog is running...') def eat(self): print('Eating meat...') ~~~ 繼承的第二個好處需要我們對代碼做一點改進。你看到了，無論是`Dog`還是`Cat`，它們`run()`的時候，顯示的都是`Animal is running...`，符合邏輯的做法是分別顯示`Dog is running...`和`Cat is running...`，因此，對`Dog`和`Cat`類改進如下： ~~~ class Dog(Animal): def run(self): print('Dog is running...') class Cat(Animal): def run(self): print('Cat is running...') ~~~ 再次運行，結果如下： ~~~ Dog is running... Cat is running... ~~~ 當子類和父類都存在相同的`run()`方法時，我們說，子類的`run()`覆蓋了父類的`run()`，在代碼運行的時候，總是會調用子類的`run()`。這樣，我們就獲得了繼承的另一個好處：多態。 要理解什么是多態，我們首先要對數據類型再作一點說明。當我們定義一個class的時候，我們實際上就定義了一種數據類型。我們定義的數據類型和Python自帶的數據類型，比如str、list、dict沒什么兩樣： ~~~ a = list() # a是list類型 b = Animal() # b是Animal類型 c = Dog() # c是Dog類型 ~~~ 判斷一個變量是否是某個類型可以用`isinstance()`判斷： ~~~ >>> isinstance(a, list) True >>> isinstance(b, Animal) True >>> isinstance(c, Dog) True ~~~ 看來`a`、`b`、`c`確實對應著`list`、`Animal`、`Dog`這3種類型。 但是等等，試試： ~~~ >>> isinstance(c, Animal) True ~~~ 看來`c`不僅僅是`Dog`，`c`還是`Animal`！ 不過仔細想想，這是有道理的，因為`Dog`是從`Animal`繼承下來的，當我們創建了一個`Dog`的實例`c`時，我們認為`c`的數據類型是`Dog`沒錯，但`c`同時也是`Animal`也沒錯，`Dog`本來就是`Animal`的一種！ 所以，在繼承關系中，如果一個實例的數據類型是某個子類，那它的數據類型也可以被看做是父類。但是，反過來就不行： ~~~ >>> b = Animal() >>> isinstance(b, Dog) False ~~~ `Dog`可以看成`Animal`，但`Animal`不可以看成`Dog`。 要理解多態的好處，我們還需要再編寫一個函數，這個函數接受一個`Animal`類型的變量： ~~~ def run_twice(animal): animal.run() animal.run() ~~~ 當我們傳入`Animal`的實例時，`run_twice()`就打印出： ~~~ >>> run_twice(Animal()) Animal is running... Animal is running... ~~~ 當我們傳入`Dog`的實例時，`run_twice()`就打印出： ~~~ >>> run_twice(Dog()) Dog is running... Dog is running... ~~~ 當我們傳入`Cat`的實例時，`run_twice()`就打印出： ~~~ >>> run_twice(Cat()) Cat is running... Cat is running... ~~~ 看上去沒啥意思，但是仔細想想，現在，如果我們再定義一個`Tortoise`類型，也從`Animal`派生： ~~~ class Tortoise(Animal): def run(self): print('Tortoise is running slowly...') ~~~ 當我們調用`run_twice()`時，傳入`Tortoise`的實例： ~~~ >>> run_twice(Tortoise()) Tortoise is running slowly... Tortoise is running slowly... ~~~ 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`作為參數的函數或者方法都可以不加修改地正常運行，原因就在于多態。 多態的好處就是，當我們需要傳入`Dog`、`Cat`、`Tortoise`……時，我們只需要接收`Animal`類型就可以了，因為`Dog`、`Cat`、`Tortoise`……都是`Animal`類型，然后，按照`Animal`類型進行操作即可。由于`Animal`類型有`run()`方法，因此，傳入的任意類型，只要是`Animal`類或者子類，就會自動調用實際類型的`run()`方法，這就是多態的意思： 對于一個變量，我們只需要知道它是`Animal`類型，無需確切地知道它的子類型，就可以放心地調用`run()`方法，而具體調用的`run()`方法是作用在`Animal`、`Dog`、`Cat`還是`Tortoise`對象上，由運行時該對象的確切類型決定，這就是多態真正的威力：調用方只管調用，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，不用管原來的代碼是如何調用的。這就是著名的“開閉”原則： 對擴展開放：允許新增`Animal`子類； 對修改封閉：不需要修改依賴`Animal`類型的`run_twice()`等函數。 繼承還可以一級一級地繼承下來，就好比從爺爺到爸爸、再到兒子這樣的關系。而任何類，最終都可以追溯到根類object，這些繼承關系看上去就像一顆倒著的樹。比如如下的繼承樹：  ### 靜態語言 vs 動態語言 對于靜態語言（例如Java）來說，如果需要傳入`Animal`類型，則傳入的對象必須是`Animal`類型或者它的子類，否則，將無法調用`run()`方法。 對于Python這樣的動態語言來說，則不一定需要傳入`Animal`類型。我們只需要保證傳入的對象有一個`run()`方法就可以了： ~~~ class Timer(object): def run(self): print('Start...') ~~~ 這就是動態語言的“鴨子類型”，它并不要求嚴格的繼承體系，一個對象只要“看起來像鴨子，走起路來像鴨子”，那它就可以被看做是鴨子。 Python的“file-like object“就是一種鴨子類型。對真正的文件對象，它有一個`read()`方法，返回其內容。但是，許多對象，只要有`read()`方法，都被視為“file-like object“。許多函數接收的參數就是“file-like object“，你不一定要傳入真正的文件對象，完全可以傳入任何實現了`read()`方法的對象。 ### 小結 繼承可以把父類的所有功能都直接拿過來，這樣就不必重零做起，子類只需要新增自己特有的方法，也可以把父類不適合的方法覆蓋重寫。 動態語言的鴨子類型特點決定了繼承不像靜態語言那樣是必須的。 ### 參考源碼 [animals.py](https://github.com/michaelliao/learn-python3/blob/master/samples/oop_basic/animals.py)