# 繼承和多態 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：  ### 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； 有了繼承，才能有多態。在調用類實例方法的時候，盡量把變量視作父類類型，這樣，所有子類類型都可以正常被接收； 舊的方式定義Python類允許不從object類繼承，但這種編程方式已經嚴重不推薦使用。任何時候，如果沒有合適的類可以繼承，就繼承自object類。