Python多态原理与实现

对于弱类型语言，变量不声明类型，所以同一个变量在不同的时间可以引用不同的对象。当同一个变量调用同一个方法时，完全可以表现出多种行为（哪些行为是由变量所引用的对象决定的），这就叫做多态（Polymorphism）。

先看下面程序：

class Bird:
    def move(self, field):
        print('鸟在%s上自由地飞翔' % field)
class Dog:
    def move(self, field):
        print('狗在%s里飞快的奔跑' % field)
# x变量被赋值为Bird对象
x = Bird()
# 调用x变量的move()方法
x.move('天空')
# x变量被赋值为Dog对象
x = Dog()
# 调用x变量的move()方法
x.move('草地')

在上面的程序中，x 变量最初被赋值为 Bird 对象，所以当 x 变量执行 move() 方法时，它会表现出鸟的飞行行为。接下来 x 变量被赋值为 Dog 对象，所以当 x 变量执行 move() 方法时，它的行为就像一条狗在跑。

运行上面程序，可以看到如下运行结果：

鸟在天空上自由地飞翔
狗在草地里飞快的奔跑

从上面的运行结果可以看出，当同一个变量x执行同一个move()方法时，由于x指向不同的对象，表现出不同的行为特征，这就是多态性。

看到这里，有些读者可能要失望了。这个多态有什么用呢？不就是创建对象和调用方法吗？看不出多态的任何优点？

事实上，多态是一种非常灵活的编程机制。如果我们要定义一个Canvas（画布）类，这个canvas类定义了一个draw_pic()方法，它负责绘制各种图形。 Canvas类的代码如下：

class Canvas:
    def draw_pic(self, shape):
        print('--开始绘图--')
        shape.draw(self)

从上面代码可以看出，Canvas 的 draw_pic() 方法需要传入一个 shape 参数，该方法就是调用 shape 参数的 draw() 方法将自己绘制到画布上。

从上面程序来看，Canvas 的 draw_pic() 传入的参数对象只要带一个 draw() 方法就行，至于该方法具有何种行为（到底执行怎样的绘制行为），这与 draw_pic() 方法是完全分离的，这就为编程增加了很大的灵活性。下面程序定义了三个图形类，并为它们都提供了 draw() 方法，这样它们就能以不同的行为绘制在画布上，这就是多态的实际应用。看如下示例程序：

class Canvas:
    def draw_pic(self, shape):
        print('--开始绘图--')
        shape.draw(self)

class Rectangle:
    def draw(self, canvas):
        print('在%s上绘制矩形' % canvas)
class Triangle:
    def draw(self, canvas):
        print('在%s上绘制三角形' % canvas)
class Circle:
    def draw(self, canvas):
        print('在%s上绘制圆形' % canvas)
c = Canvas()
# 传入Rectangle参数，绘制矩形
c.draw_pic(Rectangle())
# 传入Triangle参数，绘制三角形
c.draw_pic(Triangle())
# 传入Circle参数，绘制圆形
c.draw_pic(Circle())

运行上面代码， 可以看到如下输出结果：

--开始绘图--
在<__main__.Canvas object at 0x0000021CA36364A8>上绘制矩形
--开始绘图--
在<__main__.Canvas object at 0x0000021CA36364A8>上绘制三角形
--开始绘图--
在<__main__.Canvas object at 0x0000021CA36364A8>上绘制圆形

从上面的例子中，我们可以体会到Python多态的优势。当程序涉及到Canvas类的draw_pic()方法时，该方法需要的参数非常灵活。程序为这个方法传入的参数对象只需要有指定的方法即可。至于方法的行为特征，完全取决于对象本身，这大大增加了draw_pic()方法的灵活性。