面试题：Ruby面向对象编程中类的继承体系与对象模型深度剖析

1. 类继承体系

类继承

在Ruby中，类继承通过 < 符号实现。子类继承父类的属性和方法，实现代码复用。例如：

class Animal
  def speak
    puts "I am an animal"
  end
end

class Dog < Animal
  def bark
    puts "Woof!"
  end
end

这里 Dog 类继承自 Animal 类，Dog 实例可以调用 speak 方法。继承使得对象模型形成层级结构，子类可以扩展或重写父类方法。

模块混入

模块（Module）是一组方法和常量的集合。通过 include 关键字混入到类中，为类添加功能。例如：

module Flyable
  def fly
    puts "I can fly"
  end
end

class Bird < Animal
  include Flyable
end

Bird 类混入 Flyable 模块后，Bird 实例就具有了 fly 方法。模块混入打破了单继承的限制，使类可以拥有多个来源的功能，丰富了对象模型。

2. 对象的内存布局

在Ruby中，对象是类的实例。每个对象都有一个指向其所属类的指针。类对象包含方法表，方法表存储了类定义的方法及其实现。对象在内存中主要包含实例变量（如果有）和指向类的引用。例如：

class Person
  def initialize(name)
    @name = name
  end
end

p = Person.new("John")

p 对象在内存中有一个指向 Person 类的引用，并且包含实例变量 @name。

3. 方法查找路径

在复杂继承和混入情况下，Ruby的方法查找路径遵循特定规则。以类继承和模块混入为例：

module M1
  def m1_method
    puts "M1 method"
  end
end

module M2
  def m2_method
    puts "M2 method"
  end
end

class Parent
  def parent_method
    puts "Parent method"
  end
end

class Child < Parent
  include M1
  include M2
  def child_method
    puts "Child method"
  end
end

当调用 Child 实例的方法时，查找顺序为：Child 类自身定义的方法（如 child_method），然后按照混入模块的顺序（M2、M1）查找模块中的方法，最后查找父类（Parent）的方法。

4. 优化方法查找过程以提高性能

使用类方法而非实例方法：如果方法不需要访问实例变量，定义为类方法。因为类方法的查找路径更直接，不需要通过实例对象查找。

class MathUtils
  def self.add(a, b)
    a + b
  end
end

减少继承和混入层级：层级过深会增加方法查找时间。尽量保持类继承和模块混入结构简洁。
使用 singleton_class：为特定对象定义单例方法，避免在整个类层次结构中查找。

obj = Object.new
def obj.special_method
  puts "Special method for this object"
end

这样 special_method 仅在 obj 的单例类中查找，提高查找效率。

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