python 中的多态实现非常简单,只要是在子类中实现和父类同名的方法,便能实现多态,如果想在子类中调用父类的方法,有多种方法,但是当涉及菱形继承等问题是,super 就成为了比较好的解决方案。
普通继承
对于比较简单的继承关系,通常在子类中有两种方法来执行父类的方法,示例如下。
基类:
class Base(object): def __init__(self): print("init Base")
示例 1:
class A(Base): def __init__(self): # 通过父类显式执行 Base.__init__(self) print("init A") a = A()
输出:
init Base init A
示例 2:
class B(Base): def __init__(self): # 调用 super super(B, self).__init__() print("init B") b = B()
输出:
init Base init B
可以看到,两种方法都可以调用父类的方法对父类进行初始化。需要注意的是,两种方法都要传入 self,但是在子类中调用父类的 super 中传入的 self是子类对象。
菱形继承
当有多重继承,特别是菱形继承时,这两种方法就有区别了,示例如下。
示例 1:
class Base(object): def __init__(self): print("init Base") class A(Base): def __init__(self): Base.__init__(self) print("init A") class B(Base): def __init__(self): Base.__init__(self) print("init B") class C(A, B): def __init__(self): A.__init__(self) B.__init__(self) print("init C") c = C()
输出:
init Base init A init Base init B init C
可以看到,Base 被 init 了两次,至于其缺陷,在 C++ 中就已经讨论过了,反正就是不符合我们的预期,不想这种实现。C++ 中通过虚继承解决菱形继承问题,在 python 中可以使用 super 规避这种缺陷。
示例2:
class Base(object): def __init__(self): print("init Base") class A(Base): def __init__(self): super(A, self).__init__() print("init A") class B(Base): def __init__(self): super(B, self).__init__() print("init B") class C(A, B): def __init__(self): super(C, self).__init__() print("init C") c = C()
输出
init Base init B init A init C
运行这个新版本后,你会发现每个 __init__()
方法只会被调用一次了。
为了弄清它的原理,我们需要花点时间解释下 python 是如何实现继承的。对于你定义的每一个类,python 会计算出一个所谓的方法解析顺序(MRO)列表。 这个 MRO 列表就是一个简单的所有基类的线性顺序表。我们可以看一下 C 的 MRO 表。
>>> C.__mro__ (__main__.C, __main__.A, __main__.B, __main__.Base, object)
为了实现继承,python 会在 MRO 列表上从左到右开始查找基类,直到找到第一个匹配这个属性的类为止。
而这个 MRO 列表的构造是通过一个 C3 线性化算法来实现的。 我们不去深究这个算法的数学原理,它实际上就是合并所有父类的 MRO 列表并遵循如下三条准则:
- 子类会先于父类被检查
- 多个父类会根据它们在列表中的顺序被检查
- 如果对下一个类存在两个合法的选择,选择第一个父类
必须牢记:MRO 列表中的类顺序会让你定义的任意类层级关系变得有意义。
当使用 super()
函数时,python 会在 MRO 列表上继续搜索下一个类(这是一种嵌套实现)。 只要每个重定义的方法统一使用 super()
并只调用它一次, 那么控制流最终会遍历完整个 MRO 列表,每个方法也只会被调用一次。 这也是为什么在第二个例子中你不会调用两次 Base.__init__()
的原因。换句话说,super
调用了次且仅有一次所有的父类。
由于 super 递归调用的会继续搜索的特性,可能会出现一些意向不到的效果,比如下面这个例子:
class A(object): def spam(self): print('A.spam') super(A, self).spam() class B(object): def spam(self): print('B.spam') class C(A, B): pass c = C() c.spam() C.__mro__
输出
A.spam B.spam (__main__.C, __main__.A, __main__.B, object)
为啥 c.spam()
会同时调用 A 和 B 的 spam()
?其实看到 MRO 顺序就明白了:
- 首先在 c 的类 C 中查找 spam 方法,没有找到就查找 A 中的 spam 方法。
- 调用 A 中的 spam 方法,然后遇到 A 的 super 调用,继续在 MRO 顺序表中查找 spam 方法。注意,这里本来调用了 A 的 spam 就应该返回的,但是 super 的存在,导致了继续递归。
- 遇到 B 的 spam 方法,调用,结束。
super 的使用
对于 python2 和 python3,super 的用法有一些区别:
原因:
- python2 没有默认继承 object
- python3 默认全部继承 object 类,都是新式类
用法区别:
- python2: super(开始类名,self).函数名()
- python3:super().函数名()