Python面向对象—继承和多态

类的继承

继承可以复用已有代码，自动拥有现有类的所有功能，只需编写缺少的新功能。

如果已经定义了Person类，需要定义新的Student和Teacher类时，可以直接从Person类继承，定义Student类时，只需要把额外的属性加上，

class Person(object):
    def __init__(self, name, gender):
        self.name = name
        self.gender = gender

class Student(Person):
    def __init__(self, name, gender, score):
        super(Student, self).__init__(name, gender)
        self.score = score

一定要用super(Student, self).__init__(name, gender)去初始化父类，否则，继承自Person的Student将没有name和gender。
函数super(Student, self)将返回当前类继承的父类，即Person，然后调用__init__()方法，注意self参数已在super()中传入，在__init__()中将隐式传递，不需要写出（也不能写）。

多态

类具有继承关系，并且子类类型可以向上转型看做父类类型。如果从Person派生出Student和Teacher，并都拥有whoAmI()方法如下，那么在该函数中，如果接收一个变量x，则无论该x是Person、Student还是Teacher，都可以正确打印出结果，

class Person(object):
    def __init__(self, name, gender):
        self.name = name
        self.gender = gender
    def whoAmI(self):
        return 'I am a Person, my name is %s' % self.name

class Student(Person):
    def __init__(self, name, gender, score):
        super(Student, self).__init__(name, gender)
        self.score = score
    def whoAmI(self):
        return 'I am a Student, my name is %s' % self.name

class Teacher(Person):
    def __init__(self, name, gender, course):
        super(Teacher, self).__init__(name, gender)
        self.course = course
    def whoAmI(self):
        return 'I am a Teacher, my name is %s' % self.name

def who_am_i(x):
    print x.whoAmI()

p = Person('Tim', 'Male')
s = Student('Bob', 'Male', 88)
t = Teacher('Alice', 'Female', 'English')

who_am_i(p)
who_am_i(s)
who_am_i(t)

#运行结果：
I am a Person, my name is Tim
I am a Student, my name is Bob
I am a Teacher, my name is Alice

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()的方法即可。
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。

多重继承

Python允许从多个父类继承，称为多重继承。多重继承的继承链就不是一棵树了，

class A(object):
    def __init__(self, a):
        print('init A...')
        self.a = a

class B(A):
    def __init__(self, a):
        super(B, self).__init__(a)
        print('init B...')

class C(A):
    def __init__(self, a):
        super(C, self).__init__(a)
        print('init C...')

class D(B, C):
    def __init__(self, a):
        super(D, self).__init__(a)
        print('init D...')

d = D('d')
#结果
init A...
init C...
init B...
init D...

如上，D同时继承自B和C，D就拥有了A、B、C的全部功能。多重继承通过super()调用__init__()方法时，A虽然被继承了两次，但__init__()只调用一次。

多重继承的目的是从两种继承树中分别选择并继承出子类，以便组合功能使用。举个例子，Python的网络服务器有TCPServer、UDPServer、UnixStreamServer、UnixDatagramServer，而服务器运行模式有多进程ForkingMixin和多线程ThreadingMixin两种。要创建多进程模式的TCPServer和多线程模式的UDPServer分别如下，

class MyTCPServer(TCPServer, ForkingMixin):
    pass

class MyUDPServer(UDPServer, ThreadingMixin):
    pass

如果没有多重继承，要实现上述所有可能的组合需要4x2=8个子类。

判断变量类型

函数isinstance()可以判断一个变量的类型，既可以用在Python内置的数据类型如str、list、dict，也可以用在自定义的类（它们本质上都是数据类型）。
假设有如下的Person、Student和Teacher的定义及继承关系如下，当拿到变量p、s、t时，可以使用isinstance判断类型，

class Person(object):
    def __init__(self, name, gender):
        self.name = name
        self.gender = gender

class Student(Person):
    def __init__(self, name, gender, score):
        super(Student, self).__init__(name, gender)
        self.score = score

class Teacher(Person):
    def __init__(self, name, gender, course):
        super(Teacher, self).__init__(name, gender)
        self.course = course

p = Person('Tim', 'Male')
s = Student('Bob', 'Male', 88)
t = Teacher('Alice', 'Female', 'English')

# 考察p
print(isinstance(p, Person))  #True  p是Person类型
print(isinstance(p, Student))  # False  p不是Student类型
print(isinstance(p, Teacher))  # False  p不是Teacher类型

# 再考察s：
print(isinstance(s, Person))  # True  s是Person类型
print(isinstance(s, Student))  # True  s是Student类型
print(isinstance(s, Teacher))  # False  s不是Teacher类型

对p的考察说明在继承链上，一个父类的实例不能是子类类型，因为子类比父类多了一些属性和方法。
考察s时，s是Student类型，不是Teacher类型。s也是Person类型，因为Student继承自Person，拥有Person的所有公开的属性和方法。这说明在一条继承链上，一个实例可以看成它本身的类型，也可以看成它父类的类型。

获取对象信息

class Person(object):
    def __init__(self, name, gender):
        self.name = name
        self.gender = gender

class Student(Person):
    def __init__(self, name, gender, score):
        super(Student, self).__init__(name, gender)
        self.score = score
    def whoAmI(self):
        return 'I am a Student, my name is %s' % self.name

用type()函数获取变量的类型，它返回一个Type对象；用dir()函数获取变量的所有属性。

print(type(123))  # <type 'int'>
s = Student('Bob', 'Male', 88)
print(type(s))  # <class '__main__.Student'>
print(dir(123))   # 整数也有很多属性...  # ['__abs__', '__add__', '__and__', '__class__', '__cmp__', ...]
print(dir(s))
['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__doc__', '__format__',
 '__getattribute__', '__hash__', '__init__', '__module__', '__new__',
  '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', 
  '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'gender', 'name', 'score', 
  'whoAmI']

对于实例变量，dir()返回所有实例属性，包括'__class__'这类有特殊意义的属性。注意到方法'whoAmI'也是s的一个属性。
dir()返回的属性是字符串列表，如果已知一个属性名称，要获取或者设置对象的属性，就需要用getattr()和setattr()函数，

# 获取name属性
print(getattr(s, 'name'))  # 'Bob'
# 设置新的name属性
setattr(s, 'name', 'Adam')  
print(s.name)   # 'Adam'
# 获取age属性，但是属性不存在，报错
print(getattr(s, 'age'))  
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'Student' object has no attribute 'age'
# 获取age属性，如果属性不存在，就返回默认值20
print(getattr(s, 'age', 20))  # 20