本文主要是介绍Python学习笔记12:进阶篇(二),类的继承与组合,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
类的继承
我们在编写一系列的类的时候,会发现这些类很相似,但是又有各自的特点和行为。在编写这些类的时候,我们可以把相同的部分抽象成一个基类,然后根据其他不同的特点和行为,抽象出子类,继承这个基类。通过继承,我们就可以方便的完整这一些列类的抽象。
示例
class Person:def __init__(self, name, age):self.name = nameself.age = ageself.country = "中国" # 设置默认值def speak(self):print(f"大家好, 我的名字是{self.name}, 今年{self.age}岁,我来自{self.country}. 我讲的是普通话.")class GuangdongPerson(Person):def __init__(self, name, age):super().__init__(name, age)self.province = "广东"def speak(self):print(f"大家好, 我是{self.name}, 今年{self.age}岁,我来自{self.country}{self.province}. 我会讲广东话.")class TaiwanPerson(Person):def __init__(self, name, age):super().__init__(name, age)self.province = "台湾"def speak(self):print(f"大家好, 我是{self.name}, 今年{self.age}岁,我来自{self.country}{self.province}. 我会讲台湾话.")zhang_san = GuangdongPerson("张三", 18)
li_si = TaiwanPerson("李四", 20)
zhang_san.speak()
li_si.speak()
例子不能说讲的很好哈,能理解就行。像我之前推荐的书,书里的举例是car,其他教程里面可能还有shape。但是举什么例子不重要,重要的是了解什么是继承,继承能干什么,有什么意义,好处和坏处是什么。
什么是继承
继承是一种面向对象编程的基本特性,它允许我们定义一个类(称为子类或派生类),该类可以从另一个已经存在的类(称为父类或基类)那里继承属性和方法。这意味着子类会自动获得父类的所有功能,同时还可以定义或修改自己的属性和方法,或者覆盖父类的方法来实现特定的功能。
在示例中,我们先定义了一个父类Person。而后定义了GuangdongPerson和TaiwanPerson两个类,这两个类定义了自己的属性,继承Person类的三个属性和函数,最后我们重写来自于父类的方法。
为什么要继承
继承的主要目的是促进代码的复用性、模块化和易于维护。通过继承,我们可以创建一个通用的基类来封装共同的行为,然后为具有特殊需求的子类添加或修改功能,而不需要重复编写相同的代码。
继承有哪些缺点
没有完美无缺的事物,继承在提供便利的同时也带来一些问题:
- 过度耦合: 如果子类过于依赖父类的实现细节,当父类发生变化时,可能会对子类产生意想不到的影响。这种紧密的耦合关系使得代码难以修改和维护。
- 复杂度增加: 随着继承层次的加深,类结构会变得更加复杂。开发者需要跟踪多个层级的继承关系,理解每个类的功能和责任变得困难。
- 灵活性降低: 继承是静态的,一旦一个类继承了另一个类,这种关系就固定下来,不能在运行时改变。这限制了代码的灵活性和可重用性。
- 菱形问题(Diamond Problem): 在多继承的语言中,如果多个父类拥有同一个方法或属性,子类可能会遇到冲突,不确定应该使用哪一个父类的实现。
- 代码可读性和可维护性下降: 过度使用继承可能导致“类爆炸”,即类的数量急剧增加,这会使代码库变得庞大且难以管理。
什么时候用继承
选择使用继承主要取决于以下几个场景和原则:
- 共享行为和属性: 当多个类具有相似的属性和行为时,可以考虑使用继承。一个基类可以定义这些共性部分,而子类则专注于差异化的部分。例如,各种动物类可能都共享“移动”和“吃”的行为,但具体实现各不相同。
- 代码复用: 继承允许子类重用父类的代码,减少重复代码,提高代码的可维护性。如果多个类需要执行相同的操作或拥有相同的属性,通过继承可以避免重复定义这些内容。
- 层次结构: 当类之间存在明显的层次或分类关系时,继承是自然的选择。例如,在一个图形界面库中,Widget类可以作为基类,而Button、TextBox等具体控件类继承自它,形成一个清晰的层次结构。
- 接口一致性: 如果希望一组类提供一致的接口给外部使用者,即使它们的内部实现不同,也可以通过继承来实现。这使得客户端代码可以以统一的方式处理这些类的实例。
- 抽象类和接口: 使用抽象基类(ABC)可以定义一个接口或模板,强制子类必须实现特定的方法,从而保证了设计的一致性和约束性。
通常继承和组合两个方式来实现某些属性和行为的复用。当两个类之间的关系不是“is-a”的关系,而是“has-a”的关系时,组合(包含另一个类的实例)通常是更好的选择。
组合
当我们需要复用某些类的属性和行为的时候,使用继承的方式和客观事实相违背,但是有另一个符合客观事实的复用方式,就是组合。简单理解为定义一个类A的时候,将另一个已存在的类B和A自己本身的一些属性和行为放到一起组合成类A
什么是组合
组合(Composition)是面向对象编程中的另一种重要的设计原则,用于表示“整体-部分”(has-a)的关系,而不是继承所表达的“是一个”(is-a)的关系。在组合中,一个类的对象可以包含另一个或多个类的对象作为其属性,以此来实现更复杂的功能或结构,而无需通过继承来扩展类的功能。
组合的好处
- 灵活性:相比于继承,组合提供了更高的灵活性。因为对象可以在运行时动态地添加、替换或移除其组成部分,这使得系统更加灵活,更容易适应变化。
- 明确的责任分配:每个对象负责自身的功能,整体对象通过协调其组成部分来完成更复杂的任务,这有助于遵循单一职责原则。
- 避免继承的局限性:组合可以有效避免继承的缺点,如多重继承的菱形问题、过深的继承层次导致的复杂性等。
- 促进代码重用:通过将复杂对象构建为简单对象的组合,可以在不同的上下文中重用这些简单对象,而不需要创建新的继承层次。
什么时候用组合
- 当一个类需要使用另一个类的功能,但两者之间不存在“是一种”关系时。
- 当需要在运行时动态地调整或扩展对象的功能时。
- 当想要设计出高度可配置和可变的对象结构时。
示例
class Engine:def start(self):print("Engine started.")class ElectricEngine(Engine):def start(self):print("Electric Engine started.")class InternalCombustionEngine(Engine):def start(self):print("Internal Combustion Engine started.")class Car:def __init__(self):self.engine = Engine() # Car类包含了一个Engine对象,这就是组合def set_engine(self, engine):self.engine = enginedef start_car(self):self.engine.start() # 通过组合的Engine对象来启动汽车my_car = Car()
# 普通引擎
my_car.start_car()
my_car.set_engine(ElectricEngine())
# 电动引擎
my_car.start_car()
my_car.set_engine(InternalCombustionEngine())
# 汽油引擎
my_car.start_car()
在例子中,我们需要定义一个汽车类。汽车可以通过引擎启动。所以我们先定义一个引擎类来启动汽车。这个时候问题来了,汽车继承引擎,是不是很奇怪。汽车和引擎很明显不是is-a的关系,而是has-a的关系,所以我们需要使用组合的方式,将引擎类作为汽车的一个属性封装到汽车类中。
最后,使用不同的引擎,启动方法的实现也不一样,成功完成目标需求。
作业:
- 了解is-a和has-a,举出例子,分别使用继承和组合的方式实现类的复用。
下课!!!
点赞收藏关注,感谢支持!!!
这篇关于Python学习笔记12:进阶篇(二),类的继承与组合的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!