python基础之继承派生、组合、接口和抽象类

类的继承与派生

经典类和新式类

在python3中，所有类默认继承object，但凡是继承了object类的子类，以及该子类的子类，都称为新式类（在python3中所有的类都是新式类）

没有继承object类的子类成为经典类（在python2中，没有继承object的类，以及它的子类，都是经典类）

class People:
    pass
class Animal:
    pass
class Student(People,Animal): #People、Animal称为基类或父类，Student为子类，Student继承了People和Animal的所有属性
    pass
print(Student.__bases__)    #__bases__方法，查看继承的类的元组
print(People.__bases__)
print(Animal.__bases__)

输出结果：

1 (<class '__main__.People'>, <class '__main__.Animal'>)    #继承了两个父类
2 (<class 'object'>,)    #默认继承了object类
3 (<class 'object'>,)

继承

继承是为了减少代码重用的问题，以减少代码冗余。

继承是一种是什么是什么的关系，例如老师类是人类，而非老师类是生日类

继承类示例：

class People:    #定义父类People
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
    def walk(self):
        print('%s is walking' %self.name)

#Teacher类和Student类无任何属性
class Teacher(People):    #Teacher类继承People类的属性
    pass
class Student(People):    #Student类继承People类的属性
    pass

引用测试：

t=Teacher('bob',18)    #实例化一个Teacher对象，而非People对象，Student子类同理
print(type(t))
print(t.name,t.age)
print(t.__dict__)
t.walk()    #Teacher子类继承了People的属性，使得Teacher子类的对象能够调用到父类的属性

输出结果：
<class '__main__.Teacher'>
bob 18
{'name': 'bob', 'age': 18}
bob is walking

派生

派生是在子类继承父类的基础上， 定义子类独有的属性，例如Teacher可以有教师等级的划分、有教学课程的划分，但是继承父类People类是没有等级和课程的划分的。

示例：

#定义父类People
class People:
    def __init__(self, name, age,sex):
        self.name = name
        self.age = age
        self.sex=sex
    def walk(self):
        print('%s is walking' % self.name)
    def test(self):
        print('test class from father class %s' %self.name)
#定义Teacher子类
class Teacher(People):
    school = 'jialidun'
    def __init__(self, name, age,sex,level,salary):
        People.__init__(self,name,age,sex)    #继承父类的初始化内容,实例化时候接收的参数name、age、sex会传给People.__init__
        self.level=level    #派生的独有属性
        self.salary=salary    #派生的独有属性
    def teach(self):    #派生的独有属性
        print('%s is teaching' %self.name)
    def test(self):    #派生父类的已有属性，对象在进行属性引用的时候会优先引用实例化过程中用到的类
        People.test(self)
        print('from teacher')
#定义Student子类
class Student(People):
    def __init__(self, name, age,sex,group):
        People.__init__(self, name, age, sex)
        self.group=group
    def study(self):
            print('%s is studying' %self.name)

测试验证：

1 t=Teacher('natasha',18,'male',10,3000) #__init__(t,'natasha',18,'male',10,3000)
2 print(Teacher.__bases__)
3 print(Teacher.__dict__)
4 t.test()

组合

不同于继承，组合是包含的意思，表示一种什么有什么的关系，也是为了减少重复代码的

示例：还是People、Teacher和Student的例子，只是加上了一个Birthday生日类

#Birthday类，需要传入年月日
class Birthday:
    def __init__(self,year,mon,day):
        self.year=year
        self.mon=mon
        self.day=day
    def tell_birth(self):
        print('出生于<%s>年 <%s>月 <%s>日' % (self.year,self.mon,self.day))
#People类，需要接受名字年龄年月日，年月日传给Birthday类
class People:
    def __init__(self, name, age, year, mon, day):
        self.name = name
        self.age = age
        #__init__接收的year, mon, day传给Birthday类
        self.birth = Birthday(year, mon, day)   #包含Birthday类，生日不只是人类才有，其他动物也可以有生日，不同于继承
    def walk(self):
        print('%s is walking' % self.name)
#Teacher类
class Teacher(People):
    def __init__(self, name, age, year, mon, day,level,salary):
        #__init__接收的name, age, year, mon, day传给People类
        People.__init__(self,name,age,year,mon,day)
        self.level=level
        self.salary=salary
    def teach(self):
        print('%s is teaching' %self.name)
#Student类
class Student(People):
    def __init__(self, name, age, year, mon, day,group):
        People.__init__(self,name,age,year,mon,day)
        self.group=group
    def study(self):
        print('%s is studying' %self.name)

t=Teacher('hurry',18,1990,2,33,10,3000)    #传入的值为Teacher类接收的值
print(t.name,t.age)    #对象t的名字和年龄
print(t.birth)    #输出的是一个类对象，因为父类People定义的birth属性就是一个类Birthday
t.birth.tell_birth()    #查看对象t所继承的People类的birth属性(Birthday类)的tell_birth()属性
print(t.birth.year)
print(t.birth.mon)
print(t.birth.day)

接口和抽象类

接口

接口是一组功能的入口，要调用某一组功能，需要通过接口来进行调用，而不需要关注这组功能是如何实现的，要的只是结果。

在类里，接口是提取了一群类共同的函数，可以把接口当做一个函数的集合。

python模仿接口示例：

#模仿Linux内文件读写的接口，Linux不管是文本，还是磁盘还是进程都是通过文件去实现的，只不过方法不同，但是没关系
class File:    #定义一个接口类，提供read和write方法，但是一定是pass没有处理过程的，因为功能的实现具体靠的是子类
    def read(self): #定接口函数read
        pass
    def write(self): #定义接口函数write
        pass
#定义子类实现读写功能
#文本文件的读写
class Txt(File): #文本，具体实现read和write
    def du(self):     #注意并不是read
        print('文本数据的读取方法')
    def xie(self):    #注意并不是write
        print('文本数据的写入方法')
#硬盘数据的读写
class Sata(File): #磁盘，具体实现read和write
    def read(self):
        print('硬盘数据的读取方法')
    def write(self):
        print('硬盘数据的写入方法')
#进程数据的读写
class Process(File):
    def read(self):
        print('进程数据的读取方法')
    def write(self):
        print('进程数据的写入方法')

测试验证：硬盘和进程一样，所以制作文本和硬盘的测试即可

硬盘读写测试：

disk=Sata()    #实例化一个硬盘读写对象
disk.read()    #硬盘读
disk.write()    #硬盘写

输出结果：
硬盘数据的读取方法
硬盘数据的写入方法

文本读写测试：执行后会发现没有任何输出，那是因为txt对象实际上访问的read和write属性并非子类Txt所提供的属性，Txt所提供的属性只是du和xie，但是txt对象有read和write属性，别忘了Txt类是继承了父类File的属性，所以实际上txt对象的read和write属性是父类File提供的

1 txt=Txt()
2 txt.read()
3 txt.write()

正确的做法是将Txt类的du和xie方法改成read和write方法，这么做的意义为归一化

归一化，让使用者无需关心对象的类是什么，只需要的知道这些对象都具备某些功能就可以了，这极大地降低了使用者的使用难度。

抽象类

抽象类的本质上也是类，但是抽象类只能够被继承，不能进行实例化，也就是说可以当父类，但是不能生成对象。

抽象类介于接口和归一化中间，用于实现接口的归一化

当子类继承抽象类的时候，如果抽象类定义了抽象方法，那么子类必须要定义同名的方法。即父类限制：

　　1、子类必须要有父类的方法

　　2、子类实现的方法必须跟父类的方法的名字一样

python的抽象类通过abc模块实现。

接口归一化示例：

import abc
class File(metaclass=abc.ABCMeta):  #metaclass指的是元类，边会讲，现在只需记住这个词
    @abc.abstractmethod     #抽象方法，即一个装饰器装饰read属性
    def read(self):
        pass
    @abc.abstractmethod      #抽象方法，即一个装饰器装饰write属性
    def write(self):
        pass
# # 当继承File类时候，如果没有read和write方法，会提示出错TypeError: Can't instantiate abstract class Txt with abstract methods read, write
# class Txt(File):
#     def du(self):
#         print('文本数据的读取方法')
#     def xie(self):
#         print('文本数据的写入方法')
#定义子类具体实现文本的读写操作
class Txt(File):
    def read(self):
        print('文本数据的读取方法')
    def write(self):
        print('文本数据的写入方法')
#定义子类具体实现硬盘的读写操作
class Sata(File):
    def read(self):
        print('硬盘数据的读取方法')
    def write(self):
        print('硬盘数据的写入方法')
#定义子类具体实现进程的读写操作
class Process(File):
    def read(self):
        print('进程数据的读取方法')
    def write(self):
        print('进程数据的写入方法')

t=Txt()
t.read()
t.write()
s=Sata()
s.read()
s.write()
输出结果：
文本数据的读取方法
文本数据的写入方法
硬盘数据的读取方法
硬盘数据的写入方法