Python的繼承以及調用父類成員：super用法

python子類調用父類成員有2種方法，分別是普通方法和super方法

假設Base是基類

class Base(object):
      def __init__(self):
           print 「Base init」
則普通方法以下

class Leaf(Base):
       def __init__(self):
              Base.__init__(self)
              print 「Leaf init」
super方法以下

class Leaf(Base):
       def __init__(self):
              super(Leaf, self).__init__()
              print 「Leaf init」
在上面的簡單場景下，兩種方法的效果一致：

>>> leaf = Leaf()

Base init

Leaf init

 

2.   鑽石繼承遇到的難題
當咱們來到鑽石繼承場景時，咱們就遇到了一個難題：



若是咱們仍是使用普通方法調用父類成員，代碼以下：

class Base(object):
  def __init__(self):
    print 「Base init」
class Medium1(Base):
  def __init__(self):
    Base.__init__(self)
    print 「Medium1 init」
class Medium2(Base):
  def __init__(self):
    Base.__init__(self)
    print 「Medium2 init」
class Leaf(Medium1, Medium2):
  def __init__(self):
    Medium1.__init__(self)
    Medium2.__init__(self)
    print 「Leaf init」
當咱們生成Leaf對象時，結果以下：

>>> leaf = Leaf()

Base init

Medium1 init

Base init

Medium2 init

Leaf init

能夠看到Base被初始化了 兩次 ！這是因爲Medium1和Medium2各自調用了Base的初始化函數致使的。

3.   各語言的解決方法
鑽石繼承中，父類被屢次初始化是個很是難纏的問題，咱們來看看其餘各個語言是如何解決這個問題的：

3.1. C++
C++使用虛擬繼承來解決鑽石繼承問題。

Medium1和Medium2虛擬繼承Base。當生成Leaf對象時，Medium1和Medium2並不會自動調用虛擬基類Base的構造函數，而須要由Leaf的構造函數顯式調用Base的構造函數。

3.2. Java
Java禁止使用多繼承。

Java使用單繼承+接口實現的方式來替代多繼承，避免了鑽石繼承產生的各類問題。

3.3. Ruby
Ruby禁止使用多繼承。

Ruby和Java同樣只支持單繼承，但它對多繼承的替代方式和Java不一樣。Ruby使用Mixin的方式來替代，在當前類中mixin入其餘模塊，來作到代碼的組裝效果。

3.4. Python
Python和C++同樣，支持多繼承的語法。但Python的解決思路和C++徹底不同，Python是的用就是super

咱們把第2章的鑽石繼承用super重寫一下，看一下輸出結果

class Base(object):
  def __init__(self):
    print 「Base init」
class Medium1(Base):
  def __init__(self):
    super(Medium1, self).__init__()
    print 「Medium1 init」
class Medium2(Base):
  def __init__(self):
    super(Medium2, self).__init__()
    print 「Medium2 init」
class Leaf(Medium1, Medium2):
  def __init__(self):
    super(Leaf, self).__init__()
    print 「Leaf init」
咱們生成Leaf對象：

>>> leaf = Leaf()

Base init

Medium2 init

Medium1 init

Leaf init

能夠看到整個初始化過程符合咱們的預期，Base只被初始化了1次。並且重要的是，相比原來的普通寫法，super方法並無寫額外的代碼，也沒有引入額外的概念

4.   super的內核：mro
要理解super的原理，就要先了解mro。mro是method resolution order的縮寫，表示了類繼承體系中的成員解析順序。

在python中，每一個類都有一個mro的類方法。咱們來看一下鑽石繼承中，Leaf類的mro是什麼樣子的：

>>> Leaf.mro()

[Leaf, Medium1, Medium2, Base]

能夠看到mro方法返回的是一個祖先類的列表。Leaf的每一個祖先都在其中出現一次，這也是super在父類中查找成員的順序。

經過mro，python巧妙地將多繼承的圖結構，轉變爲list的順序結構。super在繼承體系中向上的查找過程，變成了在mro中向右的線性查找過程，任何類都只會被處理一次。

經過這個方法，python解決了多繼承中的2大難題：

1. 查找順序問題。從Leaf的mro順序能夠看出，若是Leaf類經過super來訪問父類成員，那麼Medium1的成員會在Medium2以前被首先訪問到。若是Medium1和Medium2都沒有找到，最後再到Base中查找。

2. 鑽石繼承的屢次初始化問題。在mro的list中，Base類只出現了一次。事實上任何類都只會在mro list中出現一次。這就確保了super向上調用的過程當中，任何祖先類的方法都只會被執行一次。

至於mro的生成算法，能夠參考這篇wiki：https://en.wikipedia.org/wiki/C3_linearization

5.   super的具體用法
咱們首先來看一下python中的super文檔

>>> help(super)

Help on class super in module __builtin__:

class super(object)

|  super(type, obj) -> bound super object; requires isinstance(obj, type)

|  super(type) -> unbound super object

|  super(type, type2) -> bound super object; requires issubclass(type2, type)

光從字面來看，這能夠算是python中最語焉不詳的幫助文檔之一了。甚至裏面還有一些術語誤用。那super究竟應該怎麼用呢，咱們重點來看super中的第1和第3種用法

5.1. super(type, obj)
當咱們在Leaf的__init__中寫這樣的super時：

class Leaf(Medium1, Medium2):
       def __init__(self):
              super(Leaf, self).__init__()
              print 「Leaf init」
super(Leaf, self).__init__()的意思是說：

獲取self所屬類的mro, 也就是[Leaf, Medium1, Medium2, Base]
從mro中Leaf右邊的一個類開始，依次尋找__init__函數。這裏是從Medium1開始尋找
一旦找到，就把找到的__init__函數綁定到self對象，並返回
從這個執行流程能夠看到，若是咱們不想調用Medium1的__init__，而想要調用Medium2的__init__，那麼super應該寫成：super(Medium1, self)__init__()

5.2. super(type, type2)
當咱們在Leaf中寫類方法的super時：

class Leaf(Medium1, Medium2):
       def __new__(cls):
              obj = super(Leaf, cls).__new__(cls)
              print 「Leaf new」
              return obj
super(Leaf, cls).__new__(cls)的意思是說：

獲取cls這個類的mro，這裏也是[Leaf, Medium1, Medium2, Base]
從mro中Leaf右邊的一個類開始，依次尋找__new__函數
一旦找到，就返回「 非綁定 」的__new__函數
因爲返回的是非綁定的函數對象，所以調用時不能省略函數的第一個參數。這也是這裏調用__new__時，須要傳入參數cls的緣由

一樣的，若是咱們想從某個mro的某個位置開始查找，只須要修改super的第一個參數就行

6.   小結
至此，咱們講解了和super相關的用法及原理，小結一下咱們講過的內容有：

python調用父類成員共有2種方法：普通方法，super方法
在鑽石繼承中，普通方法會遇到Base類兩次初始化的問題
簡述了其餘語言對這個問題的解決方法，並用實例展現了python使用super能夠解決此問題
在講super具體用法前，先講了super的內核：mro的知識和原理
講解了super兩種主要的用法及原理