淺析Python中的多重繼承
繼承是面向對象編程的一個重要的方式,因為通過繼承,子類就可以擴展父類的功能。
回憶一下Animal類層次的設計,假設我們要實現(xiàn)以下4種動物:
- Dog - 狗狗;
- Bat - 蝙蝠;
- Parrot - 鸚鵡;
- Ostrich - 鴕鳥。
如果按照哺乳動物和鳥類歸類,我們可以設計出這樣的類的層次:
但是如果按照“能跑”和“能飛”來歸類,我們就應該設計出這樣的類的層次:
如果要把上面的兩種分類都包含進來,我們就得設計更多的層次:
- 哺乳類:能跑的哺乳類,能飛的哺乳類;
- 鳥類:能跑的鳥類,能飛的鳥類。
這么一來,類的層次就復雜了:
如果要再增加“寵物類”和“非寵物類”,這么搞下去,類的數(shù)量會呈指數(shù)增長,很明顯這樣設計是不行的。
正確的做法是采用多重繼承。首先,主要的類層次仍按照哺乳類和鳥類設計:
class Animal(object): pass # 大類: class Mammal(Animal): pass class Bird(Animal): pass # 各種動物: class Dog(Mammal): pass class Bat(Mammal): pass class Parrot(Bird): pass class Ostrich(Bird): pass
現(xiàn)在,我們要給動物再加上Runnable和Flyable的功能,只需要先定義好Runnable和Flyable的類:
class Runnable(object): def run(self): print('Running...') class Flyable(object): def fly(self): print('Flying...')
對于需要Runnable功能的動物,就多繼承一個Runnable,例如Dog:
class Dog(Mammal, Runnable): pass
對于需要Flyable功能的動物,就多繼承一個Flyable,例如Bat:
class Bat(Mammal, Flyable): pass
通過多重繼承,一個子類就可以同時獲得多個父類的所有功能。
Mixin
在設計類的繼承關系時,通常,主線都是單一繼承下來的,例如,Ostrich繼承自Bird。但是,如果需要“混入”額外的功能,通過多重繼承就可以實現(xiàn),比如,讓Ostrich除了繼承自Bird外,再同時繼承Runnable。這種設計通常稱之為Mixin。
為了更好地看出繼承關系,我們把Runnable和Flyable改為RunnableMixin和FlyableMixin。類似的,你還可以定義出肉食動物CarnivorousMixin和植食動物HerbivoresMixin,讓某個動物同時擁有好幾個Mixin:
class Dog(Mammal, RunnableMixin, CarnivorousMixin): pass
Mixin的目的就是給一個類增加多個功能,這樣,在設計類的時候,我們優(yōu)先考慮通過多重繼承來組合多個Mixin的功能,而不是設計多層次的復雜的繼承關系。
Python自帶的很多庫也使用了Mixin。舉個例子,Python自帶了TCPServer和UDPServer這兩類網絡服務,而要同時服務多個用戶就必須使用多進程或多線程模型,這兩種模型由ForkingMixin和ThreadingMixin提供。通過組合,我們就可以創(chuàng)造出合適的服務來。
比如,編寫一個多進程模式的TCP服務,定義如下:
class MyTCPServer(TCPServer, ForkingMixin): pass
編寫一個多線程模式的UDP服務,定義如下:
class MyUDPServer(UDPServer, ThreadingMixin): pass
如果你打算搞一個更先進的協(xié)程模型,可以編寫一個CoroutineMixin:
class MyTCPServer(TCPServer, CoroutineMixin): pass
這樣一來,我們不需要復雜而龐大的繼承鏈,只要選擇組合不同的類的功能,就可以快速構造出所需的子類。
小結
由于Python允許使用多重繼承,因此,Mixin就是一種常見的設計。
只允許單一繼承的語言(如Java)不能使用Mixin的設計。
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