全网最适合入门的面向对象编程教程：16 类和对象的Python实现-多态、方法重写与开闭原则

全网最适合入门的面向对象编程教程：16 类和对象的 Python 实现-多态、方法重写与开闭原则

摘要：

本文主要介绍了 Python 中创建自定义类时子类如何实现对父类方法的重写、方法重写的定义和多态的基本概念，并对开闭原则进行介绍。

原文链接：

FreakStudio 的博客

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文档和代码获取：

可访问如下链接进行对文档下载：

https://github.com/leezisheng/Doc

本文档主要介绍如何使用 Python 进行面向对象编程，需要读者对 Python 语法和单片机开发具有基本了解。相比其他讲解 Python 面向对象编程的博客或书籍而言，本文档更加详细、侧重于嵌入式上位机应用，以上位机和下位机的常见串口数据收发、数据处理、动态图绘制等为应用实例，同时使用 Sourcetrail 代码软件对代码进行可视化阅读便于读者理解。

相关示例代码获取链接如下：https://github.com/leezisheng/Python-OOP-Demo

正文

子类在继承了父类的方法后，可以对父类已有的方法给出新的实现版本，这个动作称之为方法重写（override）。如果你的父类方法的功能不能满足你的需求，你可以在子类重写你父类的方法。这里，我们在 SerialClass 类的 ReadSerial 方法中，使用 data = self.dev.readline()语句按行读取数据，如果我们想要按照字节数读取呢？又该如何操作，我们来看如下代码：

class DevClass(SerialClass):def __init__(self,port:str = "COM1"):super().__init__(port)_# 开启设备_def StartDev(self):super().OpenSerial()print("START Dev :" + self.dev.port)def ReadSerial(self,byte_size):if super().RetSerialState():data = self.dev.read(byte_size)data = int(data.decode('utf-8', 'replace'))return dataif __name__ == "__main__":d = DevClass("COM1")d.StartDev()while True:data = d.ReadSerial(1)print(data)

这里，我们重写了 ReadSerial 方法，使之一次性读取一个字节，运行如下：

通过方法重写我们可以让父类的同一个行为在子类中拥有不同的实现版本，当我们调用这个经过子类重写的方法时，不同的子类对象会表现出不同的行为，这个就是多态。

要理解多态的好处，我们还需要再编写一个函数，该函数主要用于判断串口对象的串口代码是否开启，示例代码如下：

_# 判断串口类对象的串口是否开启_
def IsSerialConnected(serialclass):return serialclass.RetSerialState()

这里，我们不仅可以传入 SerialClass 类，其子类也可以传入：

s = SensorClass()m = MasterClass()d = DevClass()_# 判断是否为继承关系_issub = issubclass(SensorClass, SerialClass)print(issub)_# isinstance() 内置方法本质是在判断对象的数据类型__# isinstance用于判断实例和类的关系_isin = isinstance(s, SerialClass)print(isin)_# 判断s对象-SensorClass的串口是否开启_print(IsSerialConnected(s))_# 判断m对象-MasterClass的串口是否开启_print(IsSerialConnected(m))_# 判断d对象-DevClass的串口是否开启_print(IsSerialConnected(d))

实际上我们会发现新增一个 SerialClass 的子类，不必对 IsSerialConnected()做任何修改，实际上，任何依赖 SerialClass 作为参数的函数或者方法都可以不加修改地正常运行，原因就在于多态。

对于一个变量，我们只需要知道它是 SerialClass 类型，无需确切地知道它的子类型，就可以放心地调用 RetSerialState()方法，而具体调用的 RetSerialState()方法是作用在 SensorClass、MasterClass、DevClass 对象上，由运行时该对象的确切类型决定，这就是多态真正的威力：调用方只管调用，不管细节，而当我们新增一种 SerialClass 的子类时，只要确保 RetSerialState()方法编写正确，不用管原来的代码是如何调用的。这就是著名的“开闭”原则：

对扩展开放：允许新增 SerialClass 子类；

对修改封闭：不需要修改依赖 SerialClass 类型的 IsSerialConnected()等函数。

实际上，在继承关系中，如果一个实例的数据类型是某个子类，那它的数据类型也可以被看做是父类。