python基础（二十五）：多态性与鸭子类型、绑定方法与非绑定方法

文章目录

一、多态性
二、鸭子类型
三、绑定方法

1、问题引入
2、绑定给类的方法

四、非绑定方法

一、多态性

多态指的是一类事物有多种形态，比如动物有多种形态：猫、狗、猪

class Animal: # 同一类事物:动物
    def talk(self):
        pass
class Cat(Animal): # 动物的形态之一:猫
    def talk(self): # 重写父类talk方法
        print('喵喵喵')
class Dog(Animal): # 动物的形态之二:狗
    def talk(self):
        print('汪汪汪')
class Pig(Animal): # 动物的形态之三:猪
    def talk(self):
        print('哼哼哼')

# 实例化得到三个对象
>>> cat=Cat()
>>> dog=Dog()
>>> pig=Pig()

多态性指的是可以在不用考虑对象具体类型的情况下而直接使用对象，这就需要在设计时，把对象的使用方法统一成一种：例如cat、dog、pig都是动物,但凡是动物肯定有talk方法，于是我们可以不用考虑它们三者的具体是什么类型的动物,而直接使用

>>> cat.talk()
喵喵喵
>>> dog.talk()
汪汪汪
>>> pig.talk()
哼哼哼

更进一步,我们可以定义一个统一的接口来使用

>>> def Talk(animal):
...     animal.talk()
... 
>>> Talk(cat)
喵喵喵
>>> Talk(dog)
汪汪汪
>>> Talk(pig)
哼哼哼

接下来我们来看一个我们常用的python函数，来看下多态性的应用场景：

# 以__len__函数为例，我们都知道字符串、列表、元组等等都有一个内置方法__len__来计算它们各自的长度
>>> print([1,2,3].__len__(),'1234'.__len__(),(1,2,3,4,5).__len__())
3 4 5
# 注意这些len方法不是一个,列表、字符串等等他们都有自己的__len__方法！

# Python内置了一个统一的接口,len函数无论你传入的是什么类型的数据，都可以计算出长度，这是怎么实现的呢？
len([1,2,3])
len('1234')
len((1,2,3,4,5))

# 这就用到了多态性
>>> def len(obj):
...     obj.__len__()

综上我们得知，多态性的本质在于不同的子类中定义有相同的方法名,对父类的同名方法进行重写，这样我们就可以不考虑类统一实现这个同名方法，交给子类使用，而是让子类自己实现方法，百花齐放，体现多态性，可以通过在父类引入抽象类的概念来硬性限制子类必须有某些方法名

import abc # 还真有abc这个模块！！

# 指定metaclass属性将类设置为抽象类，抽象类本身只是用来约束子类的，不能被实例化
class Animal(metaclass=abc.ABCMeta):
    @abc.abstractmethod # 该装饰器限制子类必须定义有一个名为talk的方法
    def talk(self): # 抽象方法中无需实现具体的功能
        pass

class Cat(Animal): # 但凡继承Animal的子类都必须遵循Animal规定的标准
    def talk(self):
        pass

cat=Cat() # 若子类中没有一个名为talk的方法则会抛出异常TypeError，无法实例化

二、鸭子类型

但其实我们完全可以不依赖于继承，只需要制造出外观和行为相同对象，同样可以实现不考虑对象类型而使用对象，这正是Python崇尚的“鸭子类型”（duck typing）：“如果看起来像、叫声像而且走起路来像鸭子，那么它就是鸭子”。比起继承的方式，鸭子类型在某种程度上实现了程序的松耦合度，如下
在这里插入图片描述

# 二者看起来都像文件,因而就可以当文件一样去用，然而它们并没有直接的关系
class Txt: # Txt类有两个与文件类型同名的方法，即read和write
    def read(self):
        pass
    def write(self):
        pass

class Disk: # Disk类也有两个与文件类型同名的方法：read和write
    def read(self):
        pass
    def write(self):
        pass

注意：目前我还有点不明白鸭子类型这个到底有啥用,感觉很鸡肋，知道它的应用场场景的可以在评论区说下，万分感谢！

三、绑定方法

类中定义的函数分为两大类：绑定方法和非绑定方法

其中绑定方法又分为绑定到对象的对象方法和绑定到类的类方法。

在类中正常定义的函数默认是绑定到对象的，而为某个函数加上装饰器@classmethod后，该函数就绑定到了类。
我们在之前的章节中已经介绍过对象方法了，本节我们主要介绍类方法。类方法是一种生成对象的方法

1、问题引入

# 配置文件settings.py的内容
HOST='127.0.0.1'
PORT=3306

# 类方法的应用
import settings
class MySQL:
    def __init__(self,host,port):
        self.host=host
        self.port=port
obj1 = Mysql(settings.HOST,settings.PORT)
obj2 = Mysql(settings.HOST,settings.PORT)
obj3 = Mysql(settings.HOST,settings.PORT)
# 假如我经常要用这样实例化，每次settings.HOST,settings.PORT,是不是很麻烦,类方法就是解决这样的问题。

2、绑定给类的方法

# 配置文件settings.py的内容
HOST='127.0.0.1'
PORT=3306

# 类方法的应用
import settings
class MySQL:
    def __init__(self,host,port):
        self.host=host
        self.port=port
    @classmethod
    def from_conf(cls): # 从配置文件中读取配置进行初始化
        return cls(settings.HOST,settings.PORT)

>>> MySQL.from_conf # 绑定到类的方法
<bound method MySQL.from_conf of <class ‘__main__.MySQL'>>
>>> conn=MySQL.from_conf() # 调用类方法，自动将类MySQL当作第一个参数传给cls

绑定到类的方法就是专门给类用的，但其实对象也可以调用，只不过自动传入的第一个参数仍然是类，也就是说这种调用是没有意义的，并且容易引起混淆，这也是Python的对象系统与其他面向对象语言对象系统的区别之一，比如Smalltalk和Ruby中，绑定到类的方法与绑定到对象的方法是严格区分开的。

四、非绑定方法

为类中某个函数加上装饰器@staticmethod后，该函数就变成了非绑定方法，也称为静态方法。该方法不与类或对象绑定，类与对象都可以来调用它，但它就是一个普通函数而已，因而没有自动传值那么一说

import uuid
class MySQL:
    def __init__(self,host,port):
        self.id=self.create_id()
        self.host=host
        self.port=port
    @staticmethod
    def create_id():
        return uuid.uuid1()

>>> conn=MySQL(‘127.0.0.1',3306)
>>> print(conn.id) #100365f6-8ae0-11e7-a51e-0088653ea1ec

# 类或对象来调用create_id发现都是普通函数，而非绑定到谁的方法
>>> MySQL.create_id
<function MySQL.create_id at 0x1025c16a8>
>>> conn.create_id
<function MySQL.create_id at 0x1025c16a8>

总结绑定方法与非绑定方法的使用：若类中需要一个功能，该功能的实现代码中需要引用对象则将其定义成对象方法、需要引用类则将其定义成类方法、无需引用类或对象则将其定义成静态方法。