浅析python中的多重继承

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:

dog – 狗狗;
bat – 蝙蝠;
parrot – 鹦鹉;
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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