python---多态

多态（Polymorphism）是面向对象编程的三大核心特性之一（封装、继承、多态）。同一个方法或操作符，在不同的对象上可以有不同的行为。

多态的核心思想

核心思想是：你不需要关心一个对象具体是什么类型，只需要关心它有没有你要的方法或属性（即它是否“像”你需要的那个东西）。如果有，它就可以被调用。

这也就是著名的“鸭子测试”：“如果它走起路来像鸭子，叫起来也像鸭子，那么它就是鸭子。”

多态的实现

在 Python 中，多态通常通过以下两种方式实现：

1、继承与方法重写

子类继承父类后，可以重写（Override）父类的方法，从而使得相同的方法名在不同的子类中有不同的实现。

class Animal:def speak(self):# 父类的方法通常不实现具体功能，或者提供一个基础实现/抛异常raise NotImplementedError("子类必须实现此方法")class Dog(Animal):def speak(self): # 重写父类的 speak 方法return "汪汪！"class Cat(Animal):def speak(self): # 重写父类的 speak 方法return "喵喵！"class Duck(Animal):def speak(self): # 重写父类的 speak 方法return "嘎嘎！"# 创建一个函数，它接受一个 Animal 类型的对象（或其子类）
def animal_talk(animal_obj):# 我们不关心 animal_obj 具体是哪种动物# 我们只关心它是否有 .speak() 方法print(animal_obj.speak())# 创建不同的对象
my_dog = Dog()
my_cat = Cat()
my_duck = Duck()# 调用同一个函数，传入不同的对象，产生不同的行为（多种形态）
animal_talk(my_dog)  # 输出: 汪汪！
animal_talk(my_cat)  # 输出: 喵喵！
animal_talk(my_duck) # 输出: 嘎嘎！

2、鸭子类型（Duck Typing）

Python 的多态不依赖于严格的继承关系。即使两个类完全没有继承同一个父类，只要它们有相同名称的方法，它们就可以被同样地对待。

class Dog:def speak(self):return "汪汪！"class Robot:# 一个机器人，它根本不是 Animal 的子类def speak(self):return "你好，主人！我是机器人。"class Car:# 一辆汽车，没有 speak 方法def run(self):return "引擎轰鸣！"# 同样的函数，不关心类型，只关心行为
def make_it_speak(entity):print(entity.speak())my_dog = Dog()
my_robot = Robot()
my_car = Car() # 这个对象没有 speak 方法make_it_speak(my_dog)    # 输出: 汪汪！
make_it_speak(my_robot)  # 输出: 你好，主人！我是机器人。# 尝试对 Car 调用会出错
make_it_speak(my_car) # AttributeError: 'Car' object has no attribute 'speak'

多态的优势

1、提高灵活性：代码可以处理多种不同类型的对象，只要它们遵循相同的接口（具有相同的方法名）。

2、提高可扩展性：如果要增加一个新的类，只需要确保这个新类实现了所需的方法（例如 speak），那么现有的函数（例如 animal_talk 或 make_it_speak）就可以立即处理这个新类的对象，而不需要修改函数本身的代码。这符合“开闭原则”（对扩展开放，对修改封闭）。

3、简化代码：使用者不需要写一大堆 if isinstance(obj, Dog)…else if isinstance(obj, Cat)… 这样的类型检查语句，代码更简洁、更通用。

与抽象基类 (ABC) 的结合

为了防止出现错误，我们会使用抽象基类来定义一种“协议”或“接口”，明确要求子类必须实现某些方法。

from abc import ABC, abstractmethodclass Speaker(ABC): # 继承 ABC，这是一个抽象基类@abstractmethoddef speak(self):pass # 抽象方法，没有实现class Dog(Speaker): # 现在 Dog 必须实现 speakdef speak(self):return "汪汪！"class Cat(Speaker): # Cat 也必须实现 speakdef speak(self):return "喵喵！"# 如果有一个类继承 Speaker 但没有实现 speak，在实例化时就会报错
class InvalidSpeaker(Speaker):pass# invalid = InvalidSpeaker() # 这行会报错：TypeError: Can't instantiate abstract class InvalidSpeaker with abstract method speak

抽象基类提供了一个严格的契约，但它仍然支持多态。任何继承自 Speaker 的类都保证有 speak 方法，因此 make_it_speak 函数可以安全地调用它。