面试题：Python多继承下的菱形继承问题及解决

Question

描述Python多继承中的菱形继承场景，分析它可能带来的问题，并阐述至少两种解决菱形继承问题的方法及原理。

Answer 1

菱形继承场景

在Python多继承中，菱形继承指的是一个类从多个父类继承，而这些父类又有共同的祖先类，形成一个菱形结构。例如：

class A:
    def method(self):
        print("A's method")


class B(A):
    pass


class C(A):
    pass


class D(B, C):
    pass

这里 D 类继承自 B 和 C，而 B 和 C 又都继承自 A，形成菱形结构。

可能带来的问题

1. 方法重复调用：当 D 类实例调用 A 类中的方法（如 method）时，由于 B 和 C 都继承自 A，这个方法可能会被多次调用，导致不必要的开销和逻辑混乱。例如，如果 A 类的 method 方法中有资源初始化操作，就会重复执行这些操作。
2. 继承路径不清晰：随着继承层次加深和菱形结构复杂，代码的维护和理解变得困难，很难确定某个方法或属性最终从哪个祖先类继承而来。

解决菱形继承问题的方法及原理

1. 使用super()函数：
   • 原理：super() 函数用于调用父类的方法，在Python 3中，它会按照特定的MRO（Method Resolution Order，方法解析顺序）来调用父类方法。MRO是一种线性化算法，它能确保每个类只被访问一次，避免重复调用。例如在上述菱形继承结构中，D 类实例调用 method 方法时，super() 会按照MRO顺序（通常是 D -> B -> C -> A）来调用，保证 A 类的 method 方法只被调用一次。
   • 示例：

class A:
    def method(self):
        print("A's method")


class B(A):
    def method(self):
        super().method()


class C(A):
    def method(self):
        super().method()


class D(B, C):
    def method(self):
        super().method()


d = D()
d.method()

2. 采用新式类：
   • 原理：Python 2中有经典类和新式类之分，Python 3中默认都是新式类。新式类采用C3线性化算法计算MRO，它能更合理地处理多继承中的菱形结构，确保方法解析顺序的一致性和合理性，避免重复调用祖先类方法等问题。
   • 示例：在Python 3中，所有类默认都是新式类，无需额外操作。在Python 2中，需要显式继承 object 类来定义新式类。例如：

# Python 2示例
class A(object):
    def method(self):
        print("A's method")


class B(A):
    def method(self):
        super(B, self).method()


class C(A):
    def method(self):
        super(C, self).method()


class D(B, C):
    def method(self):
        super(D, self).method()


d = D()
d.method()