多態(tài)

問(wèn)起面向?qū)ο蟮娜筇匦裕瑤缀趺總€(gè)人都能對(duì)答如流：封裝、繼承、多態(tài)。今天我們就要來(lái)說(shuō)一說(shuō) Python 中的多態(tài)。

所謂多態(tài)：就是指一個(gè)類實(shí)例的相同方法在不同情形有不同表現(xiàn)形式。多態(tài)機(jī)制使具有不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)的對(duì)象可以共享相同的外部接口。這意味著，雖然針對(duì)不同對(duì)象的具體操作不同，但通過(guò)一個(gè)公共的類，它們（那些操作）可以通過(guò)相同的方式予以調(diào)用。

我在《Python 中的設(shè)計(jì)模式詳解之：策略模式》一文中詳細(xì)描述了策略模式的實(shí)現(xiàn)，而策略模式就是典型的多態(tài)應(yīng)用。

之前的代碼我就不貼了，大家可以去原文中查看。我依然還是以商品折扣的經(jīng)典舉例。策略模式一文中，傳統(tǒng)的策略模式實(shí)現(xiàn)方式我也是用 Python 代碼實(shí)現(xiàn)的，在 java 或 C# 等語(yǔ)言中，實(shí)現(xiàn)方式也差不多。以下是 C# 代碼，我只列了個(gè)架子：

interface Promotion
{
 double discount(Order order);
}
class FidelityPromo : Promotion // 第一個(gè)具體策略
{
 // 為積分為1000或以上的顧客提供5%折扣
 public double discount(Order order)
 {
  ...
 }
}
class BulkItemPromo : Promotion // 第二個(gè)具體策略
{
 //單個(gè)商品為20個(gè)或以上時(shí)提供10%折扣
 public double discount(Order order)
 {
  ...
 }
}
class LargeOrderPromo : Promotion // 第三個(gè)具體策略
{
 //訂單中的不同商品達(dá)到10個(gè)或以上時(shí)提供7%折扣
 public double discount(Order order)
 {
  ...
 }
}

可以看到，首先要有一個(gè)接口（Promotion），然后各個(gè)策略去實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口。然而，Python 語(yǔ)言沒有 interface 關(guān)鍵字，就是說(shuō)，Python 里沒有像 java、C# 一樣的接口。

在策略模式一文的實(shí)現(xiàn)中，使用了抽象基類（Abstract Base Class，ABC）來(lái)實(shí)現(xiàn)接口，這主要是為了寫法上看起來(lái)和 java、C# 等語(yǔ)言更加的像，易于有這些語(yǔ)言基礎(chǔ)的同學(xué)理解和對(duì)比。

抽象基類是在 Python 語(yǔ)言誕生 15 年后，Python 2.6 才引入的。這里我們不詳細(xì)介紹抽象基類，因?yàn)榧幢悻F(xiàn)在也很少有代碼使用抽象基類。對(duì)于多態(tài)，Python 有更好的實(shí)現(xiàn)方式——鴨子類型（duck typing）。

協(xié)議和鴨子類型

所謂 鴨子類型 就是：如果一只鳥走起來(lái)像鴨子、游泳起來(lái)像鴨子、叫起來(lái)也像鴨子，那么它就是鴨子。這個(gè)概念的名字來(lái)源于 James Whitcomb Riley 提出的鴨子測(cè)試。

初次看到這個(gè)描述的小伙伴一定一頭霧水，為了理解鴨子類型，我們不得不提到另一個(gè)名詞——協(xié)議。

在面向?qū)ο缶幊讨?，協(xié)議是非正式的接口，是一組方法，只由文檔和約定定義，因此，協(xié)議不能像正式接口那樣施加強(qiáng)制性約束。而 Python 的哲學(xué)就是盡量支持基本協(xié)議。

翻譯成人話，就是：Python 中沒有接口，在需要使用接口的地方，就用協(xié)議代替。所謂協(xié)議，其實(shí)就是一組方法，和接口中定義的方法一個(gè)意思。只不過(guò)協(xié)議是不是強(qiáng)制性的約定，如果你不遵守協(xié)議，那么也沒關(guān)系，運(yùn)行時(shí)報(bào)錯(cuò)就是了。

這樣就好理解鴨子類型了，“如果一只鳥走起來(lái)像鴨子、游泳起來(lái)像鴨子、叫起來(lái)也像鴨子” 這就表示已經(jīng)遵守了協(xié)議，“那么它就是鴨子”，意味著你可以在其他用到“鴨子”的地方，用“這只鳥”替換。這不就是多態(tài)嗎？

用“鴨子類型”來(lái)實(shí)現(xiàn)策略模式也很簡(jiǎn)單，刪掉抽象基類就可以了。（這就是為什么抽象基類很少使用的原因，因?yàn)閯h掉代碼也一樣正確啊。）有興趣的小伙伴可以自己嘗試一下代碼。

Python 中的協(xié)議舉例

Python 中有很多的協(xié)議，比如迭代器協(xié)議，任何實(shí)現(xiàn)了 __iter__ 和 __next__ 方法的對(duì)象都可稱之為迭代器，但對(duì)象本身是什么類型不受限制，這得益于鴨子類型。

from collections import Iterable
from collections import Iterator

class MyIterator:
 def __iter__(self):
  pass
 def __next__(self):
  pass
print(isinstance(MyIterator(), Iterable)) 
print(isinstance(MyIterator(), Iterator))

輸出：

True
True

結(jié)語(yǔ)

鴨子類型是編程語(yǔ)言中動(dòng)態(tài)類型語(yǔ)言中的一種設(shè)計(jì)風(fēng)格，一個(gè)對(duì)象的特征不是由父類決定，而是通過(guò)對(duì)象的方法決定的。

Python 不是不支持多態(tài)，而是 Python 本身就是一門多態(tài)的語(yǔ)言。