Fluent Python 第十二章 继承的优缺点

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Fluent Python 第十二章读书报告

Chapter 12. Inheritance: For Good or For Worse

第十二章: 继承的优缺点

推出继承的初衷是让新手顺利使用只有专家才能设计出来的框架。
—— Alan Kay

本章讨论继承和子类化，重点是说明对Python而言尤为重要的两个细节：

  • 子类化内置类型的缺点
  • 多重继承和方法解析顺序

12.1 子类化内置类型的麻烦之处

Python中的内置类型子类化有一个重要的注意事项：内置类型(使用C语言编写)不会调用用户定义的类覆盖的特殊方法。

内置类型的这种行为违背了面向对象编程的一个基本原则：从实例所属的类搜索方法，这是一个十分糟糕的局面。

所以在子类化的时候，不应该选择内置类型，而应该选择collections中的类进行继承。

12.2 多重继承和方法解析顺序

任何实现多重继承的语言都要处理潜在的命名冲突，这种冲突是由不相关的祖先类同名的方法引起的，称为“菱形问题”。

Figure-12-1

python能区分子类调用的是哪一个方法，是因为Python会按照特定的顺序遍历继承图，这个顺序叫做方法解析顺序(Method Resolution Order，MRO), Python中的类都有一个名为__mro__的属性，它的值是一个元组，按照方法戒子顺序列出各个超类，从当前类一直向上，直到object类。例如tenserflow中的Variable类

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>>> import tensorflow as tf
>>> tf.Variable.__mro__
>>> (<class 'tensorflow.python.ops.variables.Variable'>, <class 'tensorflow.python.training.checkpointable.base.CheckpointableBase'>, <class 'object'>)

如果把方法调用委托给超类，可以有下面两种选择:

  • 使用super()函数如Foo_son.super().bar(), 这个方法的好处在于安全，不会过时。适合使用的场景: 调用框架或者不受自己控制的类层次结构中的方法
  • 如果想要绕过方法解析, 直接调用超类的某个方法，可以直接使用超类类名代替super()函数，如Foo.bar()

方法解析顺序不仅考虑继承图，还考虑子类声明中列出超类的顺序。也就是说，如果把 D 类声明为 class D(C, B):，那么 D 类的__mro__ 属性就是：先搜索 C 类，再搜索 B 类。

12.3 多重继承的真实应用

标准库中，GUI工具包Tkinter把多重继承用到了极致。
Figure-12-2

其中几个类：

  • Toplevel：表示 Tkinter 应用程序中顶层窗口的类。
  • Widget：窗口中所有可见对象的超类。
  • Button：普通的按钮小组件。
  • Entry：单行可编辑文本字段。
  • Text：多行可编辑文本字段

但由于Tkinter开发时间比较久远，很多使用多重继承不能称作是最佳的实践。后面会对Tkinter使用多重继承的可取之处和不当之处进行讨论

12.4 处理多重继承

……我们需要一种更好的、全新的继承理论（目前仍是如此）。例如，继承和实例化（一种继承方式）混淆了语用（比如为了节省空间而重构代码）和语义（用途太多了，比如特殊化、普遍化、形态，等等）。
——Alan Kay

如上面引用的一段话， 继承有很多用途，而多重继承增加了可选方案和复杂度。使用多重继承容易得出令人费解和脆弱的设计。

暂时还没有针对多重继承完整的理论，下面是避免把类图搅乱的一些建议。

  • 把接口继承和实现继承区分开来
    使用多重继承是，一定要明确为什么创建子类。一般原因可能有：

    • 继承接口，创建子类型， 实现“是什么”
    • 继承实现，通过继承避免代码复用
      其实这两条经常同时出现，不过只要可能的话，一定要明确区分。前者是支撑框架的支柱，后者是实现细节，通常可以换用组合和委托模式。

  • 使用抽象基类显式表示接口
    如果类的作用是定义接口，应该明确定为抽象基类

  • 通过混入(mixin)重用代码
    如果一个类的作用是为多个不相关的子类提供方法实现，从而实现重用，但不体现“是什么”关系，应该把那个类明确地定义为混入类（mixin class）。从概念上讲，混入不定义新类型，只是打包方法，便于重用。混入类绝对不能实例化，而且具体类不能只继承混入类。混入类应该提供某方面的特定行为，只实现少量关系非常紧密的方法。

  • 在名称中明确指明混入
    混入类应该以Mixin 作为后缀(在django的GenericViews中尤为常见)

  • 抽象基类可以作为混入，反之不成立。
    抽象基类可以实现具体方法，因此也可以作为混入使用。抽象基类可以作为其他类的唯一基类，而混入决不能作为唯一的超类，除非继承另一个更具体的混入。
    抽象基类中实现的具体方法只能与抽象基类及其超类中的方法协作。

  • 不要子类化多个具体类
    具体类的超类中除了一个具体超类之外，其余的都应该是抽象基类或混入。

  • 为用户提供聚合类
    如果抽象基类或混入的组合对客户代码非常有用，那就提供一个类，使用易于理解的方式把它们结合起来。 Grady Booch 把这种类称为聚合类（aggregate class）。
    聚合类恰如其名，只做聚合，不额外实现类方法

  • “优先使用对象组合，而不是类继承”
    优先使用组合能让设计更灵活。组合和委托可以代替混入，把行为提供给不同的类，但是不能取代接口继承去定义类型层次结构。

12.5 小结

本章着重探讨了多重继承这把双刃剑。讲述了Python中的MRO（方法解析顺序），探讨了多重继承实现的一些可以称之为准则的最佳实践标准。