类的多态和多态性

Posted 2020-11-23 dr-wei

类的多态和多态性

很多人喜欢将多态与多态性二者混为一谈，然后百思不得其解，其实只要分开看，就会很明朗。

一、多态

多态指的是一类事物有多种形态，（一个抽象类有多个子类，因而多态的概念依赖于继承）

• 序列数据类型有多种形态：字符串，列表，元组
• 动物有多种形态：人，狗，猪

1.1 动物的多种形态

# 动物有多种形态：人类、猪、狗
class Animal:
    def run(self):  # 子类约定俗称的必须实现这个方法
        raise AttributeError('子类必须实现这个方法')


class People(Animal):
    def run(self):
        print('人正在走')


class Pig(Animal):
    def run(self):
        print('pig is walking')


class Dog(Animal):
    def run(self):
        print('dog is running')


peo1 = People()
pig1 = Pig()
d1 = Dog()

peo1.run()
pig1.run()
d1.run()

人正在走
pig is walking
dog is running

import abc


class Animal(metaclass=abc.ABCMeta):  # 同一类事物:动物
    @abc.abstractmethod  # 上述代码子类是约定俗称的实现这个方法，加上@abc.abstractmethod装饰器后严格控制子类必须实现这个方法
    def talk(self):
        raise AttributeError('子类必须实现这个方法')


class People(Animal):  # 动物的形态之一:人
    def talk(self):
        print('say hello')


class Dog(Animal):  # 动物的形态之二:狗
    def talk(self):
        print('say wangwang')


class Pig(Animal):  # 动物的形态之三:猪
    def talk(self):
        print('say aoao')


peo2 = People()
pig2 = Pig()
d2 = Dog()

peo2.talk()
pig2.talk()
d2.talk()

say hello
say aoao
say wangwang

1.2 文件的多种形态

# 文件有多种形态：文件、文本文件、可执行文件
import abc


class File(metaclass=abc.ABCMeta):  # 同一类事物:文件
    @abc.abstractmethod
    def click(self):
        pass


class Text(File):  # 文件的形态之一:文本文件
    def click(self):
        print('open file')


class ExeFile(File):  # 文件的形态之二:可执行文件
    def click(self):
        print('execute file')


text = Text()
exe_file = ExeFile()

text.click()
exe_file.click()

open file
execute file

二、多态性

注意：多态与多态性是两种概念

多态性是指具有不同功能的函数可以使用相同的函数名，这样就可以用一个函数名调用不同内容的函数。在面向对象方法中一般是这样表述多态性：向不同的对象发送同一条消息，不同的对象在接收时会产生不同的行为（即方法）。也就是说，每个对象可以用自己的方式去响应共同的消息。所谓消息，就是调用函数，不同的行为就是指不同的实现，即执行不同的函数。

2.1 动物形态多态性的使用

# 多态性：一种调用方式，不同的执行效果（多态性）
def func(obj):
    obj.run()


func(peo1)
func(pig1)
func(d1)

人正在走
pig is walking
dog is running

# 多态性依赖于：继承
# 多态性：定义统一的接口
def func(obj):  # obj这个参数没有类型限制，可以传入不同类型的值
    obj.talk()  # 调用的逻辑都一样，执行的结果却不一样


func(peo2)
func(pig2)
func(d2)

say hello
say aoao
say wangwang

2.2 文件形态多态性的使用

def func(obj):
    obj.click()


func(text)
func(exe_file)

open file
execute file

2.3 序列数据类型多态性的使用

def func(obj):
    print(len(obj))


func('hello')
func([1, 2, 3])
func((1, 2, 3))

5
3
3

综上可以说，多态性是一个接口（函数func）的多种实现（如obj.run()，obj.talk()，obj.click()，len(obj)）

三、多态性的好处

其实大家从上面多态性的例子可以看出，我们并没有增加新的知识，也就是说Python本身就是支持多态性的，这么做的好处是什么呢？

• 增加了程序的灵活性：以不变应万变，不论对象千变万化，使用者都是同一种形式去调用，如func(animal)
• 增加了程序额可扩展性：通过继承Animal类创建了一个新的类，使用者无需更改自己的代码，还是用func(animal)去调用

class Cat(Animal):  # 属于动物的另外一种形态：猫
    def talk(self):
        print('say miao')


def func(animal):  # 对于使用者来说，自己的代码根本无需改动
    animal.talk()


cat1 = Cat()  # 实例出一只猫
func(cat1)  # 甚至连调用方式也无需改变，就能调用猫的talk功能

say miao

上述代码我们新增了一个形态Cat，由Cat类产生的实例cat1，使用者可以在完全不需要修改自己代码的情况下。使用和人、狗、猪一样的方式调用cat1的talk方法，即func(cat1)

四、小结

• 多态：同一种事物的多种形态，动物分为人类，猪类（在定义角度）
• 多态性：一种调用方式，不同的执行效果（多态性）