Python菱形继承的初始化问题和继承顺序

Posted 2022-09-15 小斌哥ge

Python菱形继承的初始化问题和继承顺序

Python中，类通过继承的方式，子类可以获得父类的非私有属性和非私有方法，不需要自己再重新实现。

继承可以多层继承，即可以多代继承。也可以多继承，即一个子类可以继承多个父类。

一、菱形继承简介

在多层继承和多继承同时使用的情况下，就会出现复杂的继承关系，多重多继承。

其中，就会出现菱形继承。如下图所示。

菱形继承也叫钻石继承，在这种结构中，当D类的对象使用一个属性时，首先会在D类中查找是否有该属性和方法，如果没有则会到父类中查找，如果还没有则会继续往父类的父类中查找。

根据这种关系，如果D类中没有找到属性和方法，是去B类中查找还是去C类中查找？

假设是去B类中查找，如果B类中也没有找到，下一步是去C类中还是A类中呢？

这些问题都是菱形继承所带来的问题，接下来我们来看Python中是怎么处理的。

二、菱形继承的初始化问题

class Electrical(object):

    def __init__(self, name):
        self.name = name
        print(Electrical init)


class Phone(Electrical):

    def __init__(self, name, price):
        Electrical.__init__(self, name)
        self.price = price
        print(Phone init)


class Computer(Electrical):

    def __init__(self, name, config):
        Electrical.__init__(self, name)
        self.config = config
        print(Computer init)


class HuaWei(Phone, Computer):

    def __init__(self, name, price, config):
        Phone.__init__(self, name, price)
        Computer.__init__(self, name, config)
        print(HuaWei init)


h = HuaWei(huawei, 100, i7)

运行结果：

Electrical init
Phone init
Electrical init
Computer init
HuaWei init

上面的Phone类和Computer类都继承了Electrical类，HuaWei类既继承了Phone类又继承了Computer类，这就形成了一个菱形的继承关系。

在创建HuaWei类对象时，Electrical类的__init__方法执行了两遍，也就是说在Phone类向上继承时执行了，在Computer类向上继承时也执行了，这显然是不应该发生的。

三、通过super解决初始化问题

class Electrical(object):

    def __init__(self, name):
        self.name = name
        print(Electrical init)


class Phone(Electrical):

    def __init__(self, price, *args):
        super(Phone, self).__init__(*args)
        self.price = price
        print(Phone init)


class Computer(Electrical):

    def __init__(self, config, *args):
        super(Computer, self).__init__(*args)
        self.config = config
        print(Computer init)


class HuaWei(Phone, Computer):

    def __init__(self, name, price, config):
        super(HuaWei, self).__init__(name, price, config)
        print(HuaWei init)


h = HuaWei(huawei, 100, i7)

运行结果：

Electrical init
Computer init
Phone init
HuaWei init

通过super方法，我们解决了Electrical初始化两次的问题，现在的继承关系就是正常的了。

注意：在Phone类和Computer类中给super()后的init方法传参数时，应使用*args，因为HuaWei有三个参数，但是Phone类和Computer类都只有两个参数，所以参数个数不正确会报错。

四、菱形继承的继承顺序

class Electrical(object):

    def chat(self):
        print(Chat with friend in electrical!)

    def watch_movie(self):
        print(Watch movie in electrical!)

    def game(self):
        print(Play game in electrical!)


class Phone(Electrical):

    def game(self):
        print(Play game in phone!)


class Computer(Electrical):

    def watch_movie(self):
        print(Watch movie in computer!)

    def game(self):
        print(Play game in computer!)


class HuaWei(Phone, Computer):
    pass


h = HuaWei()
h.game()
h.watch_movie()
h.chat()

运行结果：

Play game in phone!
Watch movie in computer!
Chat with friend in electrical!

在上面的继承关系中，HuaWei类中一个方法也没有实现，所以类对象调用方法都是要去父类中找。

game()方法在三个类中都实现了，调用了Phone类中的方法，说明最先会去Phone类中查找。

watch_movie()方法在Phone类中也没有实现，调用了Computer类中的方法，说明第二个会去Computer类中查找。

chat()方法在Phone类和Computer类中都没有实现，调用了Electrical类中的方法，说明最后会去Electrical类中查找。

注意：在继承时，如果小括号()中先写Computer再写Phone，则两个类的继承顺序就会调换。

由此，我们可以得出菱形继承的继承顺序了。如下图所示。

五、__mro__方法查看继承顺序

根据上面的案例，我们已经知道了菱形继承中的继承顺序了。

这种继承顺序是遵循广度优先算法的。也就是说，多层多继承时，先在父级中按先后顺序查找，然后在到父级的父级中查找。

这样，继承顺序已经很清晰了，不过，这还需要我们人工来识别继承顺序。如果继承关系非常复杂，像一张网一样，我们再去人工识别继承顺序将会非常困难，并且容易出错。

在Python中，已经定义了一个魔法方法来帮助我们查看类的继承顺序，这个方法就是__mro__方法。

print(HuaWei.__mro__)

运行结果：

(
<class __main__.HuaWei>, 
<class __main__.Phone>, 
<class __main__.Computer>, 
<class __main__.Electrical>, 
<class object>
)

mro是 Method Resolution Order (方法解析顺序)的简写，我们可以直接打印类的__mro__方法来获取类的继承顺序。

注意：__mro__只能通过类对象来使用，不能通过实例对象来使用。