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：





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：





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：





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。