1.6 继承

我们讨论了对象之间的3种关系：关联、组合与聚合。然而，我们还没完全设计好象棋游戏，并且这几种关系似乎仍不够用。我们讨论的玩家可能是人类，也可能是一段人工智能代码。如果我们说“玩家（Player）和人类是关联关系”，或者说“人工智能实现是玩家对象的组成部分之一”，好像都不大对。我们真正需要描述的是“深蓝机器人是一个玩家”，或者“Gary Kasparov是一个玩家”。

“是一个”这种关系是由继承（Inheritance）产生的。继承是面向对象编程中最有名、最广为人知，也最被过度使用的一种关系。继承有点儿像族谱树。本书作者之一是Dusty Phillips，他的爷爷姓Phillips，而他爸爸继承了这一姓氏，他又从他爸爸那里继承了这一姓氏。与人类继承特征和姓氏不同，在面向对象编程中，一个类可以从另一个类那里继承属性和方法。

例如，在一副国际象棋中有32枚棋子，但只有6种不同的类型（卒、车、象、马、国王和王后），每种类型的棋子在移动时的行为各不相同。所有这些棋子的类有许多共同的属性，如颜色、所属象棋等，但它们同时拥有唯一的形状，以及不同的移动规则。我们来看一下，这6种类型的棋子是如何继承自Piece类的，如图1.10所示。

图1.10 棋子如何继承自Piece类

空心箭头形状代表每种棋子类都继承自Piece类。所有的子类都自动从父类中继承了chess_set和color属性。每种棋子都有不同的shape属性（当渲染棋盘时被绘制在屏幕上）以及不同的move方法，用于移动到新的位置上。

我们知道所有的Piece类的子类都需要有一个move方法，否则当棋盘需要移动一枚棋子时不知道该怎么办。假如我们想要创建一个新版的象棋游戏，那么可以在里面加入一种新的棋子（巫师，Wizard）。如果这个新类没有move方法，棋盘在要移动这种棋子时就会被卡住，而我们现在的设计无法阻止这种事情的发生。

我们可以通过给Piece类创建一个假的move方法来解决这个问题。这个方法可能只会抛出一个错误提示信息：这枚棋子无法被移动，而子类用具体的实现来重写（Override）这个方法。[4]

在子类中重写方法能够让我们开发出非常强大的面向对象系统。例如，我们要实现一个具有人工智能的Player类，假设名为DeepBluePlayer，我们可以在父类的Player类中提供一个calculate_move方法，决定移动哪一枚棋子和移动到什么位置上。父类可能只是随机选择一枚棋子和方向进行移动，我们可以在DeepBluePlayer子类中用更智能的逻辑重写这个方法。前者可能只适合与新手对抗，而后者可以挑战大师级的选手。重要的是，这个类的其他方法（比如通知棋盘选中了哪枚棋子等）完全不用改动，它们的实现可以在两个类中共享。

在Piece的示例中，为move方法提供一个默认的实现并没有什么意义。我们要做的是要求在子类中必须有move方法。要做到这一点，可以将Piece创建为抽象类（Abstract Class），并将move方法声明为抽象方法（Abstract Method）。抽象方法基本上就是说：

“在当前类中不提供方法的具体实现，但我们要求所有非抽象的子类必须实现这一方法。”

实际上，我们可以创建一个不实现任何方法的抽象类。这个类只告诉我们它应该做什么，但是完全不告诉我们要如何去做。在某些编程语言中，这种完全抽象的类也被叫作接口（Interface）。在Python中可以定义只包含抽象方法的类，但这极少见。[5]