Justin-刘清政的博客

python/面向对象进阶/6-类的多态和多态性

2020-12-21

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)

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

1.1 动物的多种形态

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# 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()
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人正在走
pig is walking
dog is running
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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()
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say hello
say aoao
say wangwang

1.2 文件的多种形态

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# 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()
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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

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# 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)
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人正在走
pig is walking
dog is running
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# 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)
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say hello
say aoao
say wangwang

2.2 文件形态多态性的使用

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def func(obj):
obj.click()


func(text)
func(exe_file)
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open file
execute file

2.3 序列数据类型多态性的使用

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


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

  1. 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)
  2. 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
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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
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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)

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