Python 3 中的多重继承和混入类

Python原生支持多重继承，这使得我们可以从多个父类中继承属性和方法。但是，多重继承的使用方法和正确性很容易被质疑和错误使用。

在本文中，我们将介绍Python中多重继承的概念，并讨论在实际情况下可能遇到的坑。我们还将讨论如何使用混入类来避免这些问题。

Python 中的多重继承

假设我们有两个类，一个是Base1，另一个是Base2。如果我们想从这两个基类中继承属性和方法，我们可以通过以下方式定义子类：

class Base1:

    def __init__(self):

        self.str1 = "Base1"

        print("Base1")

class Base2:

    def __init__(self):

        self.str2 = "Base2"

        print("Base2")

class Derived(Base1, Base2):

    def __init__(self):

        Base1.__init__(self)

        Base2.__init__(self)

        print("Derived")

object = Derived()

在上面的例子中，我们定义了两个基类Base1和Base2，然后定义了一个派生类Derived，该类继承了这两个基类。我们还通过调用super()函数在Derived类中的__init__()方法中调用了父类的__init__()方法。当我们实例化Derived类时，会按以下顺序调用__init__()方法：

1. Base1类的__init__()

2. Base2类的__init__()

3. Derived类的__init__()

这种继承方式的优点是，我们可以从多个类中继承属性和方法，方便我们实现复杂的功能。然而，多重继承的使用方法和正确性很容易被质疑和错误使用。

多重继承的问题

一个明显的问题是当多个基类定义相同的方法时，子类该从哪个基类继承呢？例如：

class BaseClass1:

    def method(self):

        print("BaseClass1")

class BaseClass2:

    def method(self):

        print("BaseClass2")

class MyClass(BaseClass1, BaseClass2):

    pass

c = MyClass()

c.method()

在这个例子中，我们创建了两个基类BaseClass1和BaseClass2，这两个类都定义了method()方法。此时，我们定义了一个名为MyClass的子类，该类从这两个基类继承。

当我们调用method()方法时，我们不能确切地知道哪个方法被调用，因为这两个方法都存在于MyClass的继承体系中。

另一个问题是子类会继承父类的所有属性和方法，但是有时我们只需要继承一部分。例如，如果我们希望从一个类中只继承一部分方法，该怎么办呢？

解决多重继承的问题

方法解析顺序

Python可以通过“方法解析顺序”（MRO）来解决这些问题。MRO是在Python中决定继承体系中方法调用顺序的约定。在Python中，它是通过__mro__属性来实现的。

你可以通过class_name.mro()方法来确定类的MRO。例如，在上面的例子中，我们可以通过以下方式确定MyClass的MRO：

print(MyClass.mro())

该方法将返回一个列表，其中包含类的MRO。在上面的例子中，输出的结果是：

[<class 'main.MyClass'>, <class 'main.BaseClass1'>, <class 'main.BaseClass2'>, <class 'object'>]

在MRO列表中，类本身排在第一位，其后是其父类BaseClass1, BaseClass2和object。

super()函数

我们还可以使用Python中的super()函数来调用父类的方法。该函数获取一个类和对象（或其类型的任何子类）作为参数，并返回相应的父类。我们可以在子类中使用这个函数调用父类的方法。

例如，在下面的示例中，我们可以使用super()方法调用BaseClass1中的method()方法：

  class BaseClass1:

      def method(self):

          print("BaseClass1")

  class BaseClass2:

      def method(self):

          print("BaseClass2")

  class MyClass(BaseClass1, BaseClass2):

      def method(self):

          super().method()

  c = MyClass()

  c.method()

在这个示例中，当我们调用method()方法时，将调用BaseClass1中的method()方法。这是因为在MyClass的MRO中，BaseClass1的method()方法排在BaseClass2的method()方法之前。

混入类（Mixin classes）

混入类是指只包含方法的类，可以在一个或多个类中重复使用它们。混入类最初在面向对象编程中用于避免某些类使用多重继承时可能出现的问题。

例如，在下面的示例中，我们定义了一个Loggable混入类，该类包含一个log()方法。然后，我们定义了一个Connection类，并在其定义中包含Loggable混入类。这意味着我们可以在多个使用连接的类中重复使用Loggable混入类，并在这些类中使用log()方法。

class Loggable:

    def log(self, message):

        print("Log message: ", message)

class Connection:

    def __init__(self):

        self.status = "Connected"

    def connect(self):

        self.status = "Connected"

    def disconnect(self):

        self.status = "Disconnected"

class FileTransfer(Connection, Loggable):

    def __init__(self):

        super().__init__()

        self.filename = ""

    def set_filename(self, filename):

        self.filename = filename

        self.log("Filename set to " + filename)

f = FileTransfer()

f.set_filename("test.txt")

在这个示例中，我们定义了一个名为Loggable的混入类。该类包含一个log()方法。我们还定义了一个Connection类，该类表示一个连接，并提供方法以连接和断开连接。

然后，我们定义了一个名为FileTransfer的类，该类继承了Connection和Loggable类。这意味着我们可以通过调用log()方法来记录连接过程。

结论

多重继承在Python中是一种非常强大的工具，可以帮助我们更好地实现复杂的功能。但是，使多重继承正常工作的方法解析顺序和使用super()函数的规则可能会导致出现一些问题。通过认真考虑继承的具体情况并使用混入类，我们可以避免这些问题，并最大限度地利用Python多重继承的灵活性。