多态和封装

前面讲过的“继承”，是类的一个重要特征，在编程中用途很多。这里要说两个在理解和实践上有争议的话题：多态和封装。所谓争议，多来自于对同一个现象不同角度的理解，特别是有不少经验丰富的程序员，还从其它语言的角度来诠释python的多态等。

多态

在网上搜索一下，发现对python的多态问题，的确是仁者见仁智者见智。

作为一个初学者，不一定要也没有必要、或者还没有能力参与这种讨论。但是，应该理解python中关于多态的基本体现，也要对多态有一个基本的理解。

>>> "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(4)中对此的解释。

>>> f(2,3)
5
>>> f("qiw","sir")
'qiwsir'
>>> f(["python","java"],["c++","lisp"])
['python', 'java', 'c++', 'lisp']

在那个lambda函数中，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，都能到的不报错的结果。当然，这样做之所以合法，更多的是来自于+的功能强悍。

以上，就体现了“多态”。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 "<stdin>", line 1, in <module>
  File "<stdin>", line 1, in <lambda>
TypeError: cannot concatenate 'str' and 'int' objects

本教程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，本教程也是按照“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 "<stdin>", line 1, in <module>
  File "<stdin>", 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()。

在诸多介绍多态的文章中，都会有这样关于猫和狗的例子。这里也将代码贴出来，读者去体会所谓多态体现。其实，如果你进入了python的语境，有时候是不经意就已经在应用多态特性呢。

#!/usr/bin/env python
# coding=utf-8

"the code is from: http://zetcode.com/lang/python/oop/"

__metaclass__ = type

class Animal:
    def __init__(self, name=""):
        self.name = name

    def talk(self):
        pass

class Cat(Animal):
    def talk(self):
        print "Meow!"

class Dog(Animal):
    def talk(self):
        print "Woof!"

a = Animal()
a.talk()

c = Cat("Missy")
c.talk()

d = Dog("Rocky")
d.talk()

保存后运行之：

$ python 21101.py 
Meow!
Woof!

代码中有Cat和Dog两个类，都继承了类Animal，它们都有talk()方法，输入不同的动物名称，会得出相应的结果。

关于多态，有一个被称作“鸭子类型”(duck typeing)的东西，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（见下面的“历史”章节），“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。”

对于鸭子类型，也是有争议的。这方面的详细信息，读者可以去看有关维基百科的介绍。

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

在正式介绍封装之前，先扯个笑话。

某软件公司老板，号称自己懂技术。一次有一个项目要交付给客户，但是他有不想让客户知道实现某些功能的代码，但是交付的时候要给人家代码的。于是该老板就告诉程序员，“你们把那部分核心代码封装一下”。程序员听了之后，迷茫了。

不知道你有没有笑。

“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object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

__metaclass__ = type

class ProtectMe:
    def __init__(self):
        self.me = "qiwsir"
        self.__name = "kivi"

    def __python(self):
        print "I love Python."

    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 <module>
    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?"和"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 <module>
    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

__metaclass__ = type

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

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”。