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浅析Python中的多重继承

2019年06月14日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论

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继承是面向对象编程的一个重要的方式，因为通过继承，子类就可以扩展父类的功能。

回忆一下animal类层次的设计，假设我们要实现以下4种动物：

  1.     dog - 狗狗；
  2.     bat - 蝙蝠；
  3.     parrot - 鹦鹉；
  4.     ostrich - 鸵鸟。

如果按照哺乳动物和鸟类归类，我们可以设计出这样的类的层次：

201542895326973.png (415×298)

但是如果按照“能跑”和“能飞”来归类，我们就应该设计出这样的类的层次：

201542895420016.png (417×298)

如果要把上面的两种分类都包含进来，我们就得设计更多的层次：

  •     哺乳类：能跑的哺乳类，能飞的哺乳类；
  •     鸟类：能跑的鸟类，能飞的鸟类。

这么一来，类的层次就复杂了：

201542895538159.png (415×385)

如果要再增加“宠物类”和“非宠物类”，这么搞下去，类的数量会呈指数增长，很明显这样设计是不行的。

正确的做法是采用多重继承。首先，主要的类层次仍按照哺乳类和鸟类设计：

class animal(object):
  pass

# 大类:
class mammal(animal):
  pass

class bird(animal):
  pass

# 各种动物:
class dog(mammal):
  pass

class bat(mammal):
  pass

class parrot(bird):
  pass

class ostrich(bird):
  pass

现在，我们要给动物再加上runnable和flyable的功能，只需要先定义好runnable和flyable的类：

class runnable(object):
  def run(self):
    print('running...')

class flyable(object):
  def fly(self):
    print('flying...')

对于需要runnable功能的动物，就多继承一个runnable，例如dog：

class dog(mammal, runnable):
  pass

对于需要flyable功能的动物，就多继承一个flyable，例如bat：

class bat(mammal, flyable):
  pass

通过多重继承，一个子类就可以同时获得多个父类的所有功能。
mixin

在设计类的继承关系时，通常，主线都是单一继承下来的，例如，ostrich继承自bird。但是，如果需要“混入”额外的功能，通过多重继承就可以实现，比如，让ostrich除了继承自bird外，再同时继承runnable。这种设计通常称之为mixin。

为了更好地看出继承关系，我们把runnable和flyable改为runnablemixin和flyablemixin。类似的，你还可以定义出肉食动物carnivorousmixin和植食动物herbivoresmixin，让某个动物同时拥有好几个mixin：

class dog(mammal, runnablemixin, carnivorousmixin):
  pass

mixin的目的就是给一个类增加多个功能，这样，在设计类的时候，我们优先考虑通过多重继承来组合多个mixin的功能，而不是设计多层次的复杂的继承关系。

python自带的很多库也使用了mixin。举个例子，python自带了tcpserver和udpserver这两类网络服务，而要同时服务多个用户就必须使用多进程或多线程模型，这两种模型由forkingmixin和threadingmixin提供。通过组合，我们就可以创造出合适的服务来。

比如，编写一个多进程模式的tcp服务，定义如下：

class mytcpserver(tcpserver, forkingmixin):
  pass

编写一个多线程模式的udp服务，定义如下：

class myudpserver(udpserver, threadingmixin):
  pass

如果你打算搞一个更先进的协程模型，可以编写一个coroutinemixin：

class mytcpserver(tcpserver, coroutinemixin):
  pass

这样一来，我们不需要复杂而庞大的继承链，只要选择组合不同的类的功能，就可以快速构造出所需的子类。
小结

由于python允许使用多重继承，因此，mixin就是一种常见的设计。

只允许单一继承的语言（如java）不能使用mixin的设计。

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