Python實現多態(tài)、協議和鴨子類型的代碼詳解

更新時間：2019年05月05日 11:40:37 投稿：mrr

問起面向對象的三大特性，幾乎每個人都能對答如流：封裝、繼承、多態(tài)。今天我們就要來說一說Python實現多態(tài)、協議和鴨子類型，感興趣的朋友跟隨小編一起看看吧

多態(tài)

問起面向對象的三大特性，幾乎每個人都能對答如流：封裝、繼承、多態(tài)。今天我們就要來說一說 Python 中的多態(tài)。

所謂多態(tài)：就是指一個類實例的相同方法在不同情形有不同表現形式。多態(tài)機制使具有不同內部結構的對象可以共享相同的外部接口。這意味著，雖然針對不同對象的具體操作不同，但通過一個公共的類，它們（那些操作）可以通過相同的方式予以調用。

我在《Python 中的設計模式詳解之：策略模式》一文中詳細描述了策略模式的實現，而策略模式就是典型的多態(tài)應用。

之前的代碼我就不貼了，大家可以去原文中查看。我依然還是以商品折扣的經典舉例。策略模式一文中，傳統(tǒng)的策略模式實現方式我也是用 Python 代碼實現的，在 java 或 C# 等語言中，實現方式也差不多。以下是 C# 代碼，我只列了個架子：

interface Promotion
{
 double discount(Order order);
}
class FidelityPromo : Promotion // 第一個具體策略
{
 // 為積分為1000或以上的顧客提供5%折扣
 public double discount(Order order)
 {
  ...
 }
}
class BulkItemPromo : Promotion // 第二個具體策略
{
 //單個商品為20個或以上時提供10%折扣
 public double discount(Order order)
 {
  ...
 }
}
class LargeOrderPromo : Promotion // 第三個具體策略
{
 //訂單中的不同商品達到10個或以上時提供7%折扣
 public double discount(Order order)
 {
  ...
 }
}

可以看到，首先要有一個接口（Promotion），然后各個策略去實現這個接口。然而，Python 語言沒有 interface 關鍵字，就是說，Python 里沒有像 java、C# 一樣的接口。

在策略模式一文的實現中，使用了抽象基類（Abstract Base Class，ABC）來實現接口，這主要是為了寫法上看起來和 java、C# 等語言更加的像，易于有這些語言基礎的同學理解和對比。

抽象基類是在 Python 語言誕生 15 年后，Python 2.6 才引入的。這里我們不詳細介紹抽象基類，因為即便現在也很少有代碼使用抽象基類。對于多態(tài)，Python 有更好的實現方式——鴨子類型（duck typing）。

協議和鴨子類型

所謂鴨子類型就是：如果一只鳥走起來像鴨子、游泳起來像鴨子、叫起來也像鴨子，那么它就是鴨子。這個概念的名字來源于 James Whitcomb Riley 提出的鴨子測試。

初次看到這個描述的小伙伴一定一頭霧水，為了理解鴨子類型，我們不得不提到另一個名詞——協議。

在面向對象編程中，協議是非正式的接口，是一組方法，只由文檔和約定定義，因此，協議不能像正式接口那樣施加強制性約束。而 Python 的哲學就是盡量支持基本協議。

翻譯成人話，就是：Python 中沒有接口，在需要使用接口的地方，就用協議代替。所謂協議，其實就是一組方法，和接口中定義的方法一個意思。只不過協議是不是強制性的約定，如果你不遵守協議，那么也沒關系，運行時報錯就是了。

這樣就好理解鴨子類型了，“如果一只鳥走起來像鴨子、游泳起來像鴨子、叫起來也像鴨子” 這就表示已經遵守了協議，“那么它就是鴨子”，意味著你可以在其他用到“鴨子”的地方，用“這只鳥”替換。這不就是多態(tài)嗎？

用“鴨子類型”來實現策略模式也很簡單，刪掉抽象基類就可以了。（這就是為什么抽象基類很少使用的原因，因為刪掉代碼也一樣正確啊。）有興趣的小伙伴可以自己嘗試一下代碼。

Python 中的協議舉例

Python 中有很多的協議，比如迭代器協議，任何實現了 __iter__ 和 __next__ 方法的對象都可稱之為迭代器，但對象本身是什么類型不受限制，這得益于鴨子類型。

from collections import Iterable
from collections import Iterator

class MyIterator:
 def __iter__(self):
  pass
 def __next__(self):
  pass
print(isinstance(MyIterator(), Iterable)) 
print(isinstance(MyIterator(), Iterator))

輸出：