>爱是恒久忍耐，又有恩慈；爱是不嫉妒，爱是不自夸，不张狂，不作害羞的事，不求自己的益处，不轻易发怒，不计算人的恶，不喜欢不义，只喜欢真理；凡事包容，凡事相信，凡事盼望，凡事忍耐。(1 CORINTHIANS 13:4-7) #多态和封装 “多态”和“封装”是OOP的重要特征——前面说的“继承”也是。但是，对于Python而言，对这两个的理解也有很多不同。建议读者“吃百家宴”，到网上搜一搜有关话题，不少人写了文章来讨论。 ##多态 这里我仅仅针对初学者，按照自己的理解，谈谈零基础学Python的读者可以怎样理解“多态”，因为“多态”就如同其名字一样，在理解上也是“多态”的。 先来看这样的例子： >>> "This is a book".count("s") 2 >>> [1,2,4,3,5,3].count(3) 2 上面的`count()`的作用是数一数某个元素在对象中出现的次数。从例子中可以看出，我们并没有限定`count()`的参数类型。类似的例子还有： >>> f = lambda x,y:x+y 还记得这个`lambda`函数吗？如果忘记了，请复习[函数(5)](./237.md)中对此的解释。 >>> f(2,3) 5 >>> f("qiw","sir") 'qiwsir' >>> f(["python","java"],["c++","lisp"]) ['python', 'java', 'c++', 'lisp'] 这里我们没有限制参数的类型，也一定不能限制，因为如果限制了，就不是pythonic了。在使用的时候，可以给参数任意类型，都能得到不报错的结果。 以上，就体现了“多态”——同一种行为具有不同表现形式和形态的能力，换一种说法，就是对象多种表现形式的体现。 当然，也有人就此提出了反对意见，因为本质上是在参数传入值之前，Python并没有确定参数的类型，只能让数据进入函数之后再处理，能处理则罢，不能处理就报错。例如： >>> f("qiw", 2) Traceback (most recent call last): File "", line 1, in File "", line 1, in TypeError: cannot concatenate 'str' and 'int' objects 本书由于不属于这种概念争论范畴，所以不进行这方面的深入探索，仅仅是告诉各位读者相关信息。并且，也是按照“人云亦云”的原则，既然大多数程序员都在讨论多态，那么我们就按照大多数人说的去介绍（尽管有时候真理掌握在少数人手中）。 “多态”，英文是:Polymorphism，在台湾被称作“多型”。维基百科中对此有详细解释说明。 >多型（英语：Polymorphism），是指物件導向程式執行時，相同的訊息可能會送給多個不同的類別之物件，而系統可依據物件所屬類別，引發對應類別的方法，而有不同的行為。簡單來說，所謂多型意指相同的訊息給予不同的物件會引發不同的動作稱之。 再简化的说法就是“有多种形式”，就算不知道变量（参数）所引用的对象类型，也一样能进行操作，来者不拒。比如上面显示的例子。在Python中，更为pythonic的做法是根本就不进行类型检验。 例如著名的`repr()`函数，它能够针对输入的任何对象返回一个字符串。这就是多态的代表之一。 >>> repr([1,2,3]) '[1, 2, 3]' >>> repr(1) '1' >>> repr({"lang":"python"}) "{'lang': 'python'}" 使用它写一个小函数，还是作为多态代表的。 >>> def length(x): ... print "The length of", repr(x), "is", len(x) ... >>> length("how are you") The length of 'how are you' is 11 >>> length([1,2,3]) The length of [1, 2, 3] is 3 >>> length({"lang":"python","book":"itdiffer.com"}) The length of {'lang': 'python', 'book': 'itdiffer.com'} is 2 不过，多态也不是万能的，如果这样做： >>> length(7) The length of 7 is Traceback (most recent call last): File "", line 1, in File "", line 2, in length TypeError: object of type 'int' has no len() 报错了。看错误提示，明确告诉了我们`object of type 'int' has no len()`。 上述的种种多态表现，皆因为Python是一种解释型的语言，不需要进行预编译，只在运行时才确定状态。所以，Python就被认为天生是一种多态的语言。也有人持相反观点，认为Python不支持多态，在理由中，也用了上述内容。看来，看着半杯水，的确能够有不同的结论——“还有半杯水呢！”和“还剩半杯水了！”。 争论，让给思想者。我们，围观。 为了让读者能够进一步理解Python的多态特点，必须要比较，不跟世界上三分之二尚处于水深火热的劳苦大众比较，怎能体会到自己生活在幸福的祖国大花园内。 《Thinking in Java》的作者Bruce Eckel在2003å¹´5月2日发表了一篇题为[《Strong Typing vs. Strong Testing》](https://docs.google.com/document/d/1aXs1tpwzPjW9MdsG5dI7clNFyYayFBkcXwRDo-qvbIk/preview)的博客，在其中将Javaå’ŒPython的多态特征进行了比较，在此我选摘部分内容，重温大师的论述。 先来欣赏大师所撰写的一段Java代码： // Speaking pets in Java: interface Pet { void speak(); } class Cat implements Pet { public void speak() { System.out.println("meow!"); } } class Dog implements Pet { public void speak() { System.out.println("woof!"); } } public class PetSpeak { static void command(Pet p) { p.speak(); } public static void main(String[] args) { Pet[] pets = { new Cat(), new Dog() }; for(int i = 0; i < pets.length; i++) command(pets[i]); } } 如果读者没有学习过Java，对上述代码理解可能不是很顺畅，这不重要。主要观察`command(Pet p)`，这种写法意味着函数`command()`所能接受的参数的类型必须是`Pet`类型，其它类型不行。所以，必须创建`interface Pet`这个接口并且类Catå’ŒDog继承它，然后才能upcast them to the generic command() method。（原文： I must create a hierarchy of Pet, and inherit Dog and Cat so that I can upcast them to the generic command() method.） 与上面的代码相对应，大师提供了Python代码，如下所示： # Speaking pets in Python: class Pet: def speak(self): pass class Cat(Pet): def speak(self): print "meow!" class Dog(Pet): def speak(self): print "woof!" def command(pet): pet.speak() pets = [ Cat(), Dog() ] for pet in pets: command(pet) 注意这段Python代码中的`command()`函数，其参数`pet`并没有要求必须是前面的`Pet`类型（注意区分大小写），仅仅是一个名字为`pet`的对象引用罢了。Python不关心引用的对象是什么类型，只要改对象有`speak()`方法即可。提醒读者注意的是，因为历史原因（2003年），大师当时写的是旧式类。 根据我们对Python的理解，上面代码中的类`Pet`其实是多余的。是的，大师也这么认为，只是因为大师当时是完全模仿Java程序而写的。随后，大师就修改了上面的代码。 # Speaking pets in Python, but without base classes: class Cat: def speak(self): print "meow!" class Dog: def speak(self): print "woof!" class Bob: def bow(self): print "thank you, thank you!" def speak(self): print "hello, welcome to the neighborhood!" def drive(self): print "beep, beep!" def command(pet): pet.speak() pets = [ Cat(), Dog(), Bob() ] for pet in pets: command(pet) 不仅去掉了没什么用的类`Pet`，又增加了一个新的类`Bob`，这个类根本不是如`Cat`å’Œ`Dog`那样的类型，只是它碰巧也有一个名字为`speak()`的方法罢了。但是，也依然能够在`command()`函数中被调用。 这就是Python中的多态特点，大师Brue Eckel通过非常有说明了的代码说明了Javaå’ŒPython的区别，并充分展示了Python中的多态特征。 诚如前面所述，Python不检查传入对象的类型（上面大师所写的代码中非常清晰表明了这点），这种方式被称之为“隐式类型”（laten typing）或者“结构式类型”（structural typing），也被通俗的称为“鸭子类型”(duck typeing)，其含义在维基百科中被表述为： >在程序设计中，鸭子类型（英语：duck typing）是动态类型的一种风格。在这种风格中，一个对象有效的语义，不是由继承自特定的类或实现特定的接口，而是由当前方法和属性的集合决定。这个概念的名字来源于由James Whitcomb Riley提出的鸭子测试，“鸭子测试”可以这样表述：“当看到一只鸟走起来像鸭子、游泳起来像鸭子、叫起来也像鸭子，那么这只鸟就可以被称为鸭子。” 鸭子类型就意味着可以向任何对象发送任何消息，语言只关心该对象能否接受该消息，不强求该对象是否某一种特定的类型——该对象的多态表现。 对于Python的这种特征，有一批程序员不接受，他们认为在程序被执行的时候，可能收到错误的对象，而且这种错误还可能潜伏在程序的某个角落。因此在编程领域就有了“强类型”（如Java）和“弱类型”（如Python）之争。 对于此类争论，大师Brue Eckel在上面所提到的博客中，给出了非常明确的回答。下面原文恭录于此： >Strong testing, not strong typing. >So this, I assert, is an aspect of why Python works. C++ tests happen at compile time (with a few minor special cases). Some Java tests happen at compile time (syntax checking), and some happen at run time (array-bounds checking, for example). Most Python tests happen at runtime rather than at compile time, but they do happen, and that's the important thing (not when). And because I can get a Python program up and running in far less time than it takes you to write the equivalent C++/Java/C# program, I can start running the real tests sooner: unit tests, tests of my hypothesis, tests of alternate approaches, etc. And if a Python program has adequate unit tests, it can be as robust as a C++, Java or C# program with adequate unit tests (although the tests in Python will be faster to write). 读大师的话，醍醐灌顶，豁然开朗，再也不去参与那些浪费唾沫的争论了。 顺便再告诉读者，从发表于2003å¹´5月2日的[《Strong Typing vs. Strong Testing》](https://docs.google.com/document/d/1aXs1tpwzPjW9MdsG5dI7clNFyYayFBkcXwRDo-qvbIk/preview)中可以看出，大师在那时已经开始在授课的过程中给学生使用Python了。2003年，那时候赵国程序员，有多少知道这个星球上有一种名为Python的计算机高级语言。 对于多态问题，最后还要告诫读者，类型检查是毁掉多态的利器，比如type、isinstance以及isubclass函数，所以，一定要慎用这些类型检查函数。 ##封装和私有化 “封装”，是不是把代码写到某个东西里面，“人”在编辑器中打开，就看不到了呢？ 除非是你的显示器坏了。 在程序设计中，封装(Encapsulation)是对具体对象的一种抽象，即将某些部分隐藏起来，在程序外部看不到，即无法调用（不是人用眼睛看不到那个代码，除非用某种加密或者混淆方法，造成现实上的困难，但这不是封装）。 要了解封装，离不开“私有化”，就是将类或者函数中的某些属性限制在某个区域之内，外部无法调用。 Python中私有化的方法也比较简单，就是在准备私有化的属性（包括方法、数据）名字前面加双下划线。例如： #!/usr/bin/env python # coding=utf-8 class ProtectMe(object): #Python 3: class ProtectMe: def __init__(self): self.me = "qiwsir" self.__name = "kivi" def __python(self): print "I love Python." #Python 3: print("I love Python.")，下同，从略 def code(self): print "Which language do you like?" self.__python() if __name__ == "__main__": p = ProtectMe() print p.me print p.__name 运行一下，看看效果： $ python 21102.py qiwsir Traceback (most recent call last): File "21102.py", line 21, in print p.__name AttributeError: 'ProtectMe' object has no attribute '__name' 查看报错信息，告诉我们没有`__name`那个属性。果然隐藏了，在类的外面无法调用。再试试那个函数，可否？ if __name__ == "__main__": p = ProtectMe() p.code() p.__python() 修改这部分即可。其中`p.code()`的意图是要打印出两句话：`"Which language do you like?"`å’Œ`"I love Python."`，`code()`方法和`__python()`方法在同一个类中，可以调用之。后面的那个`p.__python()`试图调用那个私有方法。看看效果： $ python 21102.py Which language do you like? I love Python. Traceback (most recent call last): File "21102.py", line 23, in p.__python() AttributeError: 'ProtectMe' object has no attribute '__python' 如愿以偿。该调用的调用了，该隐藏的隐藏了。 用上面的方法，的确做到了封装。但是，我如果要调用那些私有属性，怎么办？ 可以使用`property`函数。 #!/usr/bin/env python # coding=utf-8 class ProtectMe(object): #Python 3: class ProtectMe: def __init__(self): self.me = "qiwsir" self.__name = "kivi" @property def name(self): return self.__name if __name__ == "__main__": p = ProtectMe() print p.name #Python 3: print(p.name) 运行结果： $ python 21102.py kivi 从上面可以看出，用了`@property`之后，在调用那个方法的时候，用的是`p.name`的形式，就好像在调用一个属性一样，跟前面`p.me`的格式相同。 看来，封装的确不是让“人看不见”。 ------ [总目录](./index.md)   |   [上节：类(5)](./209.md)   |   [下节：定制类](./239.md) 如果你认为有必要打赏我，请通过支付宝：**[email protected]**,不胜感激。