# 继承和多态 在OOP程序设计中，当我们定义一个class的时候，可以从某个现有的class继承，新的class称为子类（Subclass），而被继承的class称为基类、父类或超类（Base class、Super class）。 比如，我们已经编写了一个名为`Animal`的class，有一个`run()`方法可以直接打印： ``` class Animal(object): def run(self): print 'Animal is running...' ``` 当我们需要编写Dog和Cat类时，就可以直接从Animal类继承： ``` class Dog(Animal): pass class Cat(Animal): pass ``` 对于Dog来说，Animal就是它的父类，对于Animal来说，Dog就是它的子类。Cat和Dog类似。 继承有什么好处？最大的好处是子类获得了父类的全部功能。由于Animial实现了`run()`方法，因此，Dog和Cat作为它的子类，什么事也没干，就自动拥有了`run()`方法： ``` dog = Dog() dog.run() cat = Cat() cat.run() ``` 运行结果如下： ``` Animal is running... Animal is running... ``` 当然，也可以对子类增加一些方法，比如Dog类： ``` class Dog(Animal): def run(self): print 'Dog is running...' def eat(self): print 'Eating meat...' ``` 继承的第二个好处需要我们对代码做一点改进。你看到了，无论是Dog还是Cat，它们`run()`的时候，显示的都是`Animal is running...`，符合逻辑的做法是分别显示`Dog is running...`和`Cat is running...`，因此，对Dog和Cat类改进如下： ``` class Dog(Animal): def run(self): print 'Dog is running...' class Cat(Animal): def run(self): print 'Cat is running...' ``` 再次运行，结果如下： ``` Dog is running... Cat is running... ``` 当子类和父类都存在相同的`run()`方法时，我们说，子类的`run()`覆盖了父类的`run()`，在代码运行的时候，总是会调用子类的`run()`。这样，我们就获得了继承的另一个好处：多态。 要理解什么是多态，我们首先要对数据类型再作一点说明。当我们定义一个class的时候，我们实际上就定义了一种数据类型。我们定义的数据类型和Python自带的数据类型，比如str、list、dict没什么两样： ``` a = list() # a是list类型 b = Animal() # b是Animal类型 c = Dog() # c是Dog类型 ``` 判断一个变量是否是某个类型可以用`isinstance()`判断： ``` >>> isinstance(a, list) True >>> isinstance(b, Animal) True >>> isinstance(c, Dog) True ``` 看来a、b、c确实对应着list、Animal、Dog这3种类型。 但是等等，试试： ``` >>> isinstance(c, Animal) True ``` 看来c不仅仅是Dog，c还是Animal！ 不过仔细想想，这是有道理的，因为Dog是从Animal继承下来的，当我们创建了一个Dog的实例`c`时，我们认为`c`的数据类型是Dog没错，但`c`同时也是Animal也没错，Dog本来就是Animal的一种！ 所以，在继承关系中，如果一个实例的数据类型是某个子类，那它的数据类型也可以被看做是父类。但是，反过来就不行： ``` >>> b = Animal() >>> isinstance(b, Dog) False ``` Dog可以看成Animal，但Animal不可以看成Dog。 要理解多态的好处，我们还需要再编写一个函数，这个函数接受一个Animal类型的变量： ``` def run_twice(animal): animal.run() animal.run() ``` 当我们传入Animal的实例时，`run_twice()`就打印出： ``` >>> run_twice(Animal()) Animal is running... Animal is running... ``` 当我们传入Dog的实例时，`run_twice()`就打印出： ``` >>> run_twice(Dog()) Dog is running... Dog is running... ``` 当我们传入Cat的实例时，`run_twice()`就打印出： ``` >>> run_twice(Cat()) Cat is running... Cat is running... ``` 看上去没啥意思，但是仔细想想，现在，如果我们再定义一个Tortoise类型，也从Animal派生： ``` class Tortoise(Animal): def run(self): print 'Tortoise is running slowly...' ``` 当我们调用run_twice()时，传入Tortoise的实例： ``` >>> run_twice(Tortoise()) Tortoise is running slowly... Tortoise is running slowly... ``` 你会发现，新增一个Animal的子类，不必对run_twice()做任何修改，实际上，任何依赖Animal作为参数的函数或者方法都可以不加修改地正常运行，原因就在于多态。 多态的好处就是，当我们需要传入Dog、Cat、Tortoise……时，我们只需要接收Animal类型就可以了，因为Dog、Cat、Tortoise……都是Animal类型，然后，按照Animal类型进行操作即可。由于Animal类型有`run()`方法，因此，传入的任意类型，只要是Animal类或者子类，就会自动调用实际类型的`run()`方法，这就是多态的意思： 对于一个变量，我们只需要知道它是Animal类型，无需确切地知道它的子类型，就可以放心地调用`run()`方法，而具体调用的`run()`方法是作用在Animal、Dog、Cat还是Tortoise对象上，由运行时该对象的确切类型决定，这就是多态真正的威力：调用方只管调用，不管细节，而当我们新增一种Animal的子类时，只要确保`run()`方法编写正确，不用管原来的代码是如何调用的。这就是著名的“开闭”原则： 对扩展开放：允许新增Animal子类； 对修改封闭：不需要修改依赖Animal类型的`run_twice()`等函数。 继承还可以一级一级地继承下来，就好比从爷爷到爸爸、再到儿子这样的关系。而任何类，最终都可以追溯到根类object，这些继承关系看上去就像一颗倒着的树。比如如下的继承树：  ### 小结 继承可以把父类的所有功能都直接拿过来，这样就不必重零做起，子类只需要新增自己特有的方法，也可以把父类不适合的方法覆盖重写； 有了继承，才能有多态。在调用类实例方法的时候，尽量把变量视作父类类型，这样，所有子类类型都可以正常被接收； 旧的方式定义Python类允许不从object类继承，但这种编程方式已经严重不推荐使用。任何时候，如果没有合适的类可以继承，就继承自object类。