python基础之继承实现原理子类调用父类的方法封装

Posted 2020-09-28

继承实现原理

python中的类可以同时继承多个父类，继承的顺序有两种：深度优先和广度优先。

一般来讲，经典类在多继承的情况下会按照深度优先的方式查找，新式类会按照广度优先的方式查找

示例解析：

没有共同头部父类的类型

 1 class E:
 2     def test(self):
 3         print(‘from E‘)
 4     # pass
 5 class F:
 6     def test(self):
 7         print(‘from F‘)
 8     # pass
 9 
10 class C:
11     def test(self):
12         print(‘from C‘)
13     # pass
14 
15 class B(C):
16     def test(self):
17         print(‘from B‘)
18     # pass
19 
20 class D(E):
21     def test(self):
22         print(‘from D‘)
23     # pass
24 class A(B,D,F):
25     def test(self):
26         print(‘from A‘)
27     # pass
28 obj=A()
29 obj.test()

在这种模型下，新式类和经典类的继承顺序都一样。

调用obj.test()，首先找boj对象的__dict__字典，然后找生成类A的__dict__字典，如果这两个都没有，会按照以下顺序进行查找，找到为止：

ClassA->ClassB->ClassC->ClassD->ClassE->ClassF

如果都找不到，抛出异常错误。

有共同头部父类的类型

 1 class D(object):
 2     def test(self):
 3         print(‘from D‘)
 4     # pass
 5 class C(D):
 6     def test(self):
 7         print(‘from C‘)
 8     # pass
 9 class B(C):
10     def test(self):
11         print(‘from B‘)
12     # pass
13 class F(D):
14     def test(self):
15         print(‘from F‘)
16     # pass
17 class E(F):
18     def test(self):
19         print(‘from E‘)
20     # pass
21 class H(D):
22     def test(self):
23         print(‘from H‘)
24     # pass
25 class G(H):
26     def test(self):
27         print(‘from G‘)
28     # pass
29 
30 class A(B,E,G):
31     def test(self):
32         print(‘from A‘)
33     # pass
34 
35 obj=A()
36 obj.test()
37 print(A.mro())

在这种模型下，新式类和经典类查找继承顺序不同。

新式类使用的是广度优先的方式，调用obj.test()，首先找boj对象的__dict__字典，然后找生成类A的__dict__字典，如果这两个都没有，会按照以下顺序进行查找，找到为止：

classA->classB->classC->classE->classF->classG->classH->classD->-classobject

 1 #经典类不继承object
 2 class D:
 3     def test(self):
 4         print(‘from D‘)
 5     # pass
 6 class C(D):
 7     def test(self):
 8         print(‘from C‘)
 9     # pass
10 class B(C):
11     def test(self):
12         print(‘from B‘)
13     # pass
14 class F(D):
15     def test(self):
16         print(‘from F‘)
17     # pass
18 class E(F):
19     def test(self):
20         print(‘from E‘)
21     # pass
22 class H(D):
23     def test(self):
24         print(‘from H‘)
25     # pass
26 class G(H):
27     def test(self):
28         print(‘from G‘)
29     # pass
30 
31 class A(B,E,G):
32     def test(self):
33         print(‘from A‘)
34     # pass
35 
36 obj=A()
37 obj.test()

经典类（python2中才有经典类的概念，python3中都是新式类）使用的是深度优先的方式，调用obj.test()，首先找boj对象的__dict__字典，然后找生成类A的__dict__字典，如果这两个都没有，会按照以下顺序进行查找，找到为止：

ClassA->ClassB->ClassC->ClassD->ClassE->ClassF->ClassG

mro方法

python的继承顺序，是按照一定的算法生成的mro表进行顺序查找继承的，只有在新式类中才有该方法：该方法有以下三个特点：

1.子类会先于父类被检查：

2.多个父类会根据它们在列表中的顺序被检查

3.如果对下一个类存在两个合法的选择,选择第一个父类 

例如示例二有共同头部父类的模型，新式类mro输出表如下，按照表顺序进行继承：

1 print(A.mro())
2 [<class ‘__main__.A‘>, <class ‘__main__.B‘>, <class ‘__main__.C‘>, <class ‘__main__.E‘>, <class ‘__main__.F‘>, <class ‘__main__.G‘>, <class ‘__main__.H‘>, <class ‘__main__.D‘>, <type ‘object‘>]

子类调用父类的方法（内置函数super）

low版调用方法，还是那个teacher还是那个people：

 1 class People:
 2     def __init__(self,name,age,sex):
 3         self.name=name
 4         self.age=age
 5         self.sex=sex
 6     def foo(self):
 7         print(‘from parent‘)
 8 
 9 class Teacher(People):
10     def __init__(self,name,age,sex,salary,level):
11         People.__init__(self,name,age,sex) #指名道姓地调用People类的__init__函数
12         self.salary=salary
13         self.level=level
14     def foo(self):
15         print(‘from child‘)
16 
17 t=Teacher(‘bob‘,18,‘male‘,3000,10)
18 print(t.name,t.age,t.sex,t.salary,t.level)
19 t.foo()

low版调用方法，在更改父类的名字之后，需要改动的地方除了子类继承的父类名字，还要改子类里面调用的父类名，比较麻烦

高端大气调用方式：只需要改动子类继承的父类名，即括号里的父类名字

 1 class People:
 2     def __init__(self,name,age,sex):
 3         self.name=name
 4         self.age=age
 5         self.sex=sex
 6     def foo(self):
 7         print(‘from parent‘)
 8 
 9 class Teacher(People):
10     def __init__(self,name,age,sex,salary,level):
11         #在python3中
12         super().__init__(name,age,sex) #调用父类的__init__的功能，实际上用的是绑定方法，用到了mro表查询继承顺序，只能调用一个父类的功能
13         #在python2中
14         # super(Teacher,self).__init__(name,age,sex)    #super(Teacher,self)是一个死格式
15         self.salary=salary
16         self.level=level
17     def foo(self):
18         super().foo()
19         print(‘from child‘)
20 
21 t=Teacher(‘bob‘,18,‘male‘,3000,10)
22 print(t.name,t.age,t.sex,t.salary,t.level)
23 t.foo()

但是这种方式也有一个缺点，就是当一个子类继承了多个父类的时候，如果多个父类都包含了相同的属性名，当要调用该功能的时候，只能调用第一个父类的功能，无法实现多个父类同时调用。多个父类同时调用还是要用low版方法。

封装

封装是一种隐藏的方式，包括数据封装和功能封装，即类里的数据属性和功能属性，隐藏数据和功能是为了限制直接调用，通过人为的添加调用接口进行数据和功能的调用。

封装不是单纯意义的隐藏：（史上最lowB的解释）

　　1：封装数据的主要原因是：保护隐私（作为男人的你，脸上就写着：我喜欢男人，你害怕么？）

　　2：封装方法的主要原因是：隔离复杂度，提供简单的访问接口（快门就是傻瓜相机为傻瓜们提供的接口，该方法将内部复杂的照相功能都隐藏起来了，拍照只需要通过快门这个接口就可以了，再比如你不必知道你自己的尿是怎么流出来的，你直接掏出自己的接口就能用尿这个功能）

提示：在编程语言里，对外提供的接口（接口可理解为了一个入口），可以是函数，称为接口函数，这与接口的概念还不一样，接口代表一组接口函数的集合体。

封装的两个层面

基础的封装（什么都不用做）：创建类和对象会创建各自的名称空间，通过类名. 或者对象. 的方式去访问类或对象里面的数据属性和功能属性。

还是这个people

 1 class People:
 2     def __init__(self,name,age,sex):
 3         self.name=name
 4         self.age=age
 5         self.sex=sex
 6     def foo(self):
 7         print(‘from parent‘)
 8 print(People.__dict__)
 9 p=People(‘natasha‘,18,‘female‘)
10 print(p.name)
11 p.foo()

通过p.name访问到了natasha，通过p.age访问到了18，这一类就是最基础的类和对象的封装，而p.name、p.foo()就是接口，访问数据属性和功能属性的接口。

二层封装：类中把某些属性和方法隐藏起来(或者说定义成私有的)，只在类的内部使用、外部无法访问，或者留下少量接口（函数）供外部访问。

封装方式：在python中用双下划线的方式实现隐藏属性（设置成私有的）

 1 class Teacher:
 2     __school=‘oldboy‘ #实际上转换成了_Teacher__school
 3     def __init__(self,name,salary):
 4         self.name=name
 5         self.__salary=salary #实际上转换成了self._Teacher__salary
 6     def __foo(self):
 7         print(‘====foo====‘)
 8 t=Teacher(‘egon‘,3000)
 9 
10 # print(t.__school)    #无法调用
11 print(Teacher.__dict__)  
12 # t.foo()    #无法调用
13 t._Teacher__foo()
14 # print(t.salary)     #无法调用
15 # print(t.__salary)    #无法调用
16 print(t.__dict__)
17 print(t._Teacher__salary)

python中的隐藏并不是真正意义上的隐藏，而是通过语法这一层面进行转换，虽然无法直接通过例如t.__salary或t.salary的方式调用，但是实际上在类的__dict__中可以查看到变形后的调用方式

 

类中所有双下划线开头的名称如__x都会自动变形成：_类名__x的形式，但是这种变形操作只在定义阶段发生，后边手动添加的不会自动变形

1 Teacher.__N=111111
2 print(Teacher.__dict__)
3 t.__x=1
4 print(t.__dict__)
5 输出结果：
6 {‘__module__‘: ‘__main__‘, ‘_Teacher__school‘: ‘oldboy‘, ‘__init__‘: <function Teacher.__init__ at 0x00000296CDD5B8C8>, ‘_Teacher__foo‘: <function Teacher.__foo at 0x00000296CDD5B950>, ‘__dict__‘: <attribute ‘__dict__‘ of ‘Teacher‘ objects>, ‘__weakref__‘: <attribute ‘__weakref__‘ of ‘Teacher‘ objects>, ‘__doc__‘: None, ‘__N‘: 111111}
7 {‘name‘: ‘egon‘, ‘_Teacher__salary‘: 3000, ‘__x‘: 1}

 

在类的外部，无法直接使用变形的属性，但是在类的内部可以直接使用

 1 class Teacher:
 2     __school=‘oldboy‘ #_Teacher__school=‘oldboy‘
 3     def __init__(self,name,salary):
 4         self.name=name
 5         self.__salary=salary #self._Teacher__salary=salary
 6 
 7     def foo(self):
 8         print(‘====>‘,self.__salary)    #内部可以调用
 9         # print(‘====>‘,self._Teacher__salary)
10 t=Teacher(‘egon‘,3000)
11 
12 # print(t.__salary)    #外部无法调用
13 t.foo()

 

当子类和父类有相同的功能属性，两个类里变形过的功能可以分别调用：

不变形的功能只能调用到子类里的，无法调用父类的func功能

1 class Foo:
2     def func(self):
3         print(‘from Foo‘)
4 class Bar(Foo):
5     def func(self): 
6         print(‘from Bar‘)
7 b=Bar()
8 b.func()

变形后可以分别调用

 1 class Foo:
 2     def __func(self): #_Foo__func
 3         print(‘from Foo‘)
 4 
 5 class Bar(Foo):
 6     def __func(self): #_Bar__func
 7         print(‘from Bar‘)
 8 b=Bar()
 9 b._Foo__func()
10 b._Bar__func()

 

类里的功能属性和功能属性间调用：

A类和B类同时包含bar功能，A类通过foo功能调用自己的bar功能，通过B实例化b对象，当b对象调用foo的时候，由于B类没有foo功能，所以从A类中找foo功能，找到后调用，并在执行foo功能的过程中调用bar功能，按照mro表顺序查找，通过B类内找到bar功能并执行

 1 class A:
 2     def foo(self):
 3         print(‘from A.foo‘)
 4         self.bar() 
 5     def bar(self):
 6         print(‘from A.bar‘)
 7 class B(A):
 8     def bar(self):
 9         print(‘from B.bar‘)
10 b=B()
11 b.foo()
12 输出结果
13 from A.foo
14 from B.bar

变形后调用：定义的过程中已经变形了，所以foo功能在找bar函数的时候实际上找的是变形后的_A__bar()功能

 1 class A:
 2     def foo(self):
 3         print(‘from A.foo‘)
 4         self.__bar() #self._A__bar()
 5     def __bar(self): #_A__bar()
 6         print(‘from A.bar‘)
 7 class B(A):
 8     def __bar(self): #_B__bar
 9 
10 b=B()
11 b.foo()

 

隐藏所有直接调用属性，通过接口的方式调用属性：又来了，还是那个people

 1 class People:
 2     def __init__(self,name,age,sex,height,weight):
 3         self.__name=name
 4         self.__age=age
 5         self.__sex=sex
 6         self.__height=height
 7         self.__weight=weight
 8 #name、age、sex、height、weight都是经过变形后存储的，所以在调用的时候没办法直接调用，当然了要调用是可以的
 9     def tell_name(self):
10         print(self.__name)
11 #通过手动创建接口的方式返回name的内容，屏蔽了直接调用
12     def set_name(self,val):
13         if not isinstance(val,str):
14             raise TypeError(‘名字必须是字符串类型‘)
15         self.__name=val
16 #通过手动创建修改接口修改name的属性值，屏蔽了直接调用
17     def tell_info(self):
18         print(‘‘‘
19         ---------%s info
20         name：%s
21         age:%s
22         sex:%s
23         height:%s
24         weight:%s
25         ‘‘‘ %(self.__name,
26               self.__name,
27               self.__age,
28               self.__sex,
29               self.__height,
30               self.__weight))
31 #通过手动创建接口，展示所有的信息

测试验证：

1 bob=People(‘bob‘,18,‘male‘,‘179cm‘,‘70kg‘)    #实例化对象
2 bob.tell_info()    #通过接口查看bob的所有信息
3 bob.tell_name()    #通过接口查看name属性
4 # bob.set_name(123)
5 bob.set_name(‘natasha‘)    #通过接口修改name属性值
6 bob.tell_info()

 

property：封装的特性之一

property是一种特殊的属性，访问它时会执行一段功能（函数）然后返回值

手动创建的接口都是函数接口，函数接口在调用的时候都需要加()执行才能调用，如上边的例子bob.tell_name()通过接口查询name属性，基于用户角度来讲，比较显得美好简单的调用方式是bob.name，用户心理毛病多：我只是想看一下名字，为什么要我执行的这个东西？

示例：计算bmi健康指数

 1 class People:
 2     def __init__(self,name,age,sex,height,weight):
 3         self.__name=name
 4         self.__age=age
 5         self.__sex=sex
 6         self.__height=height
 7         self.__weight=weight
 8 
 9     @property    #bmi=property(bmi)，是一个内置函数，本质就是个装饰器
10     def bmi(self):
11         res=self.__weight / (self.__height ** 2)
12         return res

测试验证：

1 bob=People(‘bob‘,18,‘male‘,1.79,70)
2 print(bob.bmi)　　#当调用bob.bmi时候，会返回res的值

使用这种方式，遵循了统一访问的原则，即用户感知不到我是执行了一个函数才获取的值。

但是仅仅这样，还是有问题，比如我想要删除一个属性，是无法删除的，比如del bmi，会提示AttributeError: can‘t delete attribute，想要通过bob.name=‘NAME‘的方式修改内容也是不行的。

想要实现，需要继续加装饰器：

 1 class People:
 2     def __init__(self,name,age,sex,height,weight,permission=False):
 3         self.__name=name
 4         self.__age=age
 5         self.__sex=sex
 6         self.__height=height
 7         self.__weight=weight
 8         self.permission=permission
 9 
10     @property
11     def name(self):
12         return self.__name
13 
14     @name.setter            #支持obj.name=‘NAME‘的方式执行
15     def name(self,val):
16         if not isinstance(val,str):
17             raise  TypeError(‘must be str‘)
18         self.__name=val
19 
20     @name.deleter        #支持del删除操作
21     def name(self):
22         if not self.permission:
23             raise PermissionError(‘不让删‘)
24         del self.__name

测试验证：

1 natasha.name=123
2 print(natasha.name)
3 print(natasha.permission)
4 natasha.permission=True     #不改成True，if认证不通过会删除失败
5 del natasha.name
6 #print(egon.name)   #无法查询，已删除