Python实现多态、协议和鸭子类型的代码详解


Posted in Python onMay 05, 2019

多态

问起面向对象的三大特性,几乎每个人都能对答如流:封装、继承、多态。今天我们就要来说一说 Python 中的多态。

所谓多态:就是指一个类实例的相同方法在不同情形有不同表现形式。多态机制使具有不同内部结构的对象可以共享相同的外部接口。这意味着,虽然针对不同对象的具体操作不同,但通过一个公共的类,它们(那些操作)可以通过相同的方式予以调用。

我在《Python 中的设计模式详解之:策略模式》一文中详细描述了策略模式的实现,而策略模式就是典型的多态应用。

之前的代码我就不贴了,大家可以去原文中查看。我依然还是以商品折扣的经典举例。策略模式一文中,传统的策略模式实现方式我也是用 Python 代码实现的,在 java 或 C# 等语言中,实现方式也差不多。以下是 C# 代码,我只列了个架子:

interface Promotion
{
 double discount(Order order);
}
class FidelityPromo : Promotion // 第一个具体策略
{
 // 为积分为1000或以上的顾客提供5%折扣
 public double discount(Order order)
 {
  ...
 }
}
class BulkItemPromo : Promotion // 第二个具体策略
{
 //单个商品为20个或以上时提供10%折扣
 public double discount(Order order)
 {
  ...
 }
}
class LargeOrderPromo : Promotion // 第三个具体策略
{
 //订单中的不同商品达到10个或以上时提供7%折扣
 public double discount(Order order)
 {
  ...
 }
}

可以看到,首先要有一个接口(Promotion),然后各个策略去实现这个接口。然而,Python 语言没有 interface 关键字,就是说,Python 里没有像 java、C# 一样的接口。

在策略模式一文的实现中,使用了抽象基类(Abstract Base Class,ABC)来实现接口,这主要是为了写法上看起来和 java、C# 等语言更加的像,易于有这些语言基础的同学理解和对比。

抽象基类是在 Python 语言诞生 15 年后,Python 2.6 才引入的。这里我们不详细介绍抽象基类,因为即便现在也很少有代码使用抽象基类。对于多态,Python 有更好的实现方式——鸭子类型(duck typing)。

协议和鸭子类型

所谓 鸭子类型 就是:如果一只鸟走起来像鸭子、游泳起来像鸭子、叫起来也像鸭子,那么它就是鸭子。这个概念的名字来源于 James Whitcomb Riley 提出的鸭子测试。

初次看到这个描述的小伙伴一定一头雾水,为了理解鸭子类型,我们不得不提到另一个名词——协议。

在面向对象编程中,协议是非正式的接口,是一组方法,只由文档和约定定义,因此,协议不能像正式接口那样施加强制性约束。而 Python 的哲学就是尽量支持基本协议。

翻译成人话,就是:Python 中没有接口,在需要使用接口的地方,就用协议代替。所谓协议,其实就是一组方法,和接口中定义的方法一个意思。只不过协议是不是强制性的约定,如果你不遵守协议,那么也没关系,运行时报错就是了。

这样就好理解鸭子类型了,“如果一只鸟走起来像鸭子、游泳起来像鸭子、叫起来也像鸭子” 这就表示已经遵守了协议,“那么它就是鸭子”,意味着你可以在其他用到“鸭子”的地方,用“这只鸟”替换。这不就是多态吗?

用“鸭子类型”来实现策略模式也很简单,删掉抽象基类就可以了。(这就是为什么抽象基类很少使用的原因,因为删掉代码也一样正确啊。)有兴趣的小伙伴可以自己尝试一下代码。

Python 中的协议举例

Python 中有很多的协议,比如迭代器协议,任何实现了 __iter__ 和 __next__ 方法的对象都可称之为迭代器,但对象本身是什么类型不受限制,这得益于鸭子类型。

from collections import Iterable
from collections import Iterator

class MyIterator:
 def __iter__(self):
  pass
 def __next__(self):
  pass
print(isinstance(MyIterator(), Iterable)) 
print(isinstance(MyIterator(), Iterator))

输出:

True
True

结语

鸭子类型是编程语言中动态类型语言中的一种设计风格,一个对象的特征不是由父类决定,而是通过对象的方法决定的。

Python 不是不支持多态,而是 Python 本身就是一门多态的语言。

Python 相关文章推荐
py中的目录与文件判别代码
Jul 16 Python
Python新手在作用域方面经常容易碰到的问题
Apr 03 Python
在IIS服务器上以CGI方式运行Python脚本的教程
Apr 25 Python
python实现简易内存监控
Jun 21 Python
python 对给定可迭代集合统计出现频率,并排序的方法
Oct 18 Python
在numpy矩阵中令小于0的元素改为0的实例
Jan 26 Python
Python如何处理大数据?3个技巧效率提升攻略(推荐)
Apr 15 Python
OpenCV-Python 摄像头实时检测人脸代码实例
Apr 30 Python
Python之数据序列化(json、pickle、shelve)详解
Aug 30 Python
基于Python+Appium实现京东双十一自动领金币功能
Oct 31 Python
Python类绑定方法及非绑定方法实例解析
Oct 09 Python
Python操作PostgreSql数据库的方法(基本的增删改查)
Dec 29 Python
用uWSGI和Nginx部署Flask项目的方法示例
May 05 #Python
基于python实现高速视频传输程序
May 05 #Python
Python远程视频监控程序的实例代码
May 05 #Python
Python统计一个字符串中每个字符出现了多少次的方法【字符串转换为列表再统计】
May 05 #Python
20行python代码实现人脸识别
May 05 #Python
使用python实现mqtt的发布和订阅
May 05 #Python
Python向excel中写入数据的方法
May 05 #Python
You might like
转生史莱姆:萌王第一次撸串开心到飞起,哥布塔撸串却神似界王神
2018/11/30 日漫
php下Memcached入门实例解析
2015/01/05 PHP
header与缓冲区之间的深层次分析
2016/07/30 PHP
Yii2框架RESTful API 格式化响应,授权认证和速率限制三部分详解
2016/11/10 PHP
PHP十六进制颜色随机生成器功能示例
2017/07/24 PHP
PHP中PDO事务处理操作示例
2018/05/02 PHP
javascript 类方法定义还是有点区别
2009/04/15 Javascript
JavaScript中的prototype和constructor简明总结
2014/04/05 Javascript
JQUERY简单按钮轮换选中效果实现方法
2015/05/07 Javascript
jQuery数据检索中根据关键字快速定位GridView指定行的实现方法
2016/06/08 Javascript
深入浅析JS Function()构造函数
2016/08/22 Javascript
jQuery Masonry瀑布流插件使用方法详解
2017/01/18 Javascript
js遍历获取表格内数据的方法(必看)
2017/04/06 Javascript
使用JavaScript进行表单校验功能
2017/08/01 Javascript
axios中cookie跨域及相关配置示例详解
2017/12/20 Javascript
JS正则表达式封装与使用操作示例
2019/05/15 Javascript
基于layui的table插件进行复选框联动功能的实现方法
2019/09/19 Javascript
js计时事件实现圆形时钟
2020/03/25 Javascript
VSCode写vue项目一键生成.vue模版,修改定义其他模板的方法
2020/04/17 Javascript
Python字典操作简明总结
2015/04/13 Python
Python简单格式化时间的方法【strftime函数】
2016/09/18 Python
Python实现嵌套列表去重方法示例
2017/12/28 Python
python文件写入write()的操作
2019/05/14 Python
python GUI库图形界面开发之PyQt5中QWebEngineView内嵌网页与Python的数据交互传参详细方法实例
2020/02/26 Python
Python3开发实例之非关系型图数据库Neo4j安装方法及Python3连接操作Neo4j方法实例
2020/03/18 Python
python爬虫容易学吗
2020/06/02 Python
使用keras时input_shape的维度表示问题说明
2020/06/29 Python
Skyscanner香港:机票比价, 平机票和廉价航空机票预订
2020/02/07 全球购物
介绍一下Make? 为什么使用make
2016/07/31 面试题
英语硕士生求职简历的自我评价
2013/10/15 职场文书
运动会广播稿100字
2014/01/11 职场文书
信息合作协议书
2014/10/09 职场文书
《赵州桥》教学反思
2016/02/17 职场文书
集英社今正式宣布 成立游戏公司“集英社Games”
2022/03/31 其他游戏
Python实现日志实时监测的示例详解
2022/04/06 Python
win10清理dns缓存
2022/04/19 数码科技