8.4 多态
多态可以理解为一个事物的多种形态。
Python也支持多态,但是有限地支持多态,主要是因为Python中变量的使用不用声明,所以不存在父类引用指向子类对象的多态体现,同时Python不支持重载。在Python中多态的使用不如在Java中那么明显。
类具有继承关系,并且子类类型可以向上转型,看作父类类型,如果我们从Person派生出Student和Teacher,并都写了一个whoAmI()方法:
在一个函数中,如果我们接收一个变量x,则无论该x是Person、Student还是Teacher,都可以正确打印出结果:
运行结果:
这种行为称为多态。也就是说,方法调用将作用在x的实际类型上。s是Student类型,它实际上拥有自己的whoAmI()方法以及从Person继承的whoAmI方法,但调用s.whoAmI()总是先查找它自身的定义,如果没有定义,则顺着继承链向上查找,直到在某个父类中找到为止。
由于Python是动态语言,所以传递给函数who_am_i(x)的参数x不一定是Person或Person的子类型,任何数据类型的实例都可以,只要它有一个whoAmI()方法:
这是动态语言和静态语言(例如Java)最大的差别之一。动态语言调用实例方法,不检查类型,只要方法存在,参数正确,就可以调用。
Python是一种动态语言,崇尚鸭子类型。以下是维基百科中对鸭子类型的论述。
在程序设计中,鸭子类型(duck typing)是动态类型的一种风格。在这种风格中,一个对象有效的语义,不是由继承自特定的类或实现特定的接口决定的,而是由当前方法和属性的集合决定的。这个概念的名字来源于由James Whitcomb Riley提出的鸭子测试,鸭子测试可以这样表述:“当看到一只鸟走起来像鸭子,游泳起来像鸭子,叫起来也像鸭子时,那么这只鸟就可以被称为鸭子。”
在鸭子类型中,关注的不是对象的类型本身,而是它是如何使用的。例如,在不使用鸭子类型的语言中,我们可以编写一个函数,它接受一个类型为鸭的对象,并调用它的走和叫方法。在使用鸭子类型的语言中,这样的一个函数可以接受一个任意类型的对象,并调用它的走和叫方法。如果这些需要被调用的方法不存在,那么将引发一个运行错误。任何拥有这样正确的走和叫方法的对象都可被函数接受的这种行为引出了以上表述,这种决定类型的方式因此得名。
鸭子类型通常得益于不测试方法和函数中参数的类型,依赖文档、清晰的代码和测试来确保正确使用。从静态类型语言转向动态类型语言的用户通常试图添加一些静态的(在运行之前的)类型检查,从而影响了鸭子类型的益处和可伸缩性,并约束了语言的动态特性。
多态的作用:让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(功能)的函数。
Python中多态的特点:
①只关心对象的实例方法是否同名,不关心对象所属的类型;
②在对象所属的类之间,继承关系可有可无;
③多态的好处是可以增加代码的外部调用灵活度,让代码更加通用,兼容性比较强;
④多态是调用方法的技巧,不会影响到类的内部设计。
多态的应用场景如下。
(1)对象所属的类之间没有继承关系
调用同一个函数fly(),传入不同的参数(对象),可以有不同的功能:
运行结果:
(2)对象所属的类之间有继承关系(应用更广)
运行结果: