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我们在编写一系列的类的时候#xff0c;会发现这些类很相似#xff0c;但是又有各自的特点和行为。在编写这些类的时候#xff0c;我们可以把相同的部分抽象成一个基类#xff0c;然后根据其他不同的特点和行为#xff0c;抽象出子类#xff0c;继承这个基类。…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
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