Python 3：继承和抽象方法的干净示例？

Question

实际的代码有很大的不同并且完全不同的主题，但我觉得这个小例子可能会更好，因为我的问题是理解复杂继承场景的关键概念（而不是我的特定领域）。

假设我们有一个基本的Entity 类：

from enum import Enum
from abc import abstractmethod

class Condition(Enum):
    ALIVE = 1
    DEAD = 2
    UNDEAD = 3

class Entity(object):

    def __init__(self):
        self.condition = Condition.ALIVE
        self.position = 0
        self.hitpoints = 100

    def move(self):
        self.position += 1

    def changeHitpoints(self, amount):
        self.hitpoints += amount

    @abstractmethod
    def attack(self, otherEntity):
        pass

这是其他具体实体继承自的基类，attack() 必须是抽象的，因为每个实体都应该实现自己的攻击方法风格。

现在我们可以实现一些实体：

class Orc(Entity):

    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.hitpoints = 150
        self.damage = 10

    def attack(self, otherEntity : Entity):
        otherEntity.changeHitpoints(-self.damage)

class Human(Entity):

    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.damage = 8

    def attack(self, otherEntity : Entity):
        otherEntity.changeHitpoints(-self.damage)

class Undead(Entity):

    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.condition = Condition.UNDEAD
        self.damage = 5

    def attack(self, otherEntity : Entity):
        # harm enemy
        otherEntity.changeHitpoints(-self.damage)
        # heal yourself
        self.changeHitpoints(1)

这很好用。但是，我正在努力寻找一个好的解决方案 (DRY-style) 来实现“能力”和其他东西。

例如，如果Orc 和Human 不仅要移动，还要能够跳跃，那么有这样的东西会很有趣：

class CanJump(Entity):

    def jump(self):
        self.position += 2

class Orc(Entity, CanJump):
    (...)

class Human(Entity, CanJump):
    (...)

这引入了两个问题。 (1) 我们需要在CanJump 中访问self.position，因此我们必须从Entity 继承？！如果这样做，我们必须在类CanJump 中实现抽象方法attack()。这没有任何意义，因为CanJump 应该只是赋予实体一种新型移动的能力。 (2) 将来我们可能想要实现例如一个装饰器，它在执行move()、attack()、...之前检查实体的条件是否为Condition.DEAD，这也意味着CanJump需要访问@ 987654339@.

对于此类问题，什么是干净的解决方案？

如果需要进一步的子类化怎么办？例如。我们可能有兴趣创建一个UndeadHuman，例如class UndeadHuman(Undead, Human)。由于线性化（Undead 按顺序排列），它应该具有Undead 的attack 行为，但它还需要来自Human 的CanJump。

Answer 1

[W]需要访问CanJump中的self.position，因此我们必须从Entity继承？！

不，你没有。您可以将CanJump 视为一个混合类，它只是添加了功能。任何子类CanJump 的类都应具有position 属性。而CanJump 类本身不需要从Entity 继承。这样做：

class CanJump:
    def jump(self):
        self.position += 2

会很好的。然后你可以这样做：

class Orc(Entity, CanJump):
    (...)

class Human(Entity, CanJump):
    (...)

这是一个完整的例子，证明上述方法可以工作：

from abc import abstractmethod


class A:
    def __init__(self):
        self.a = 0 

    @abstractmethod
    def m(self):
        pass


class C:
    def c(self):
        self.a += 1


class B(A, C):
    def __init__(self):
        super().__init__()

    def m(self):
        print('method in B')


b = B()
print(b.a) # 0
b.c()
print(b.a) # 1
b.m() # method in B

你看，你可以在方法实现中使用当前不存在的属性。属性只需要在调用方法时存在。并且让CanJump 的子类实现所需的属性效果很好。

如果您想强制您的类的用户定义某些属性，您可以使用元类。我不会重复信息，而是将您指向@kindall's answer，它相当优雅地处理了这个问题。

Answer 2

我很想通过组合而不是继承来对此进行建模。

您可以有一个用于每个生物的Entity 类和一个单独的RaceModifier 类来设置相关的常量/调整和能力。然后每个生物都可以有一个列表来模拟游戏中的种族，例如：

class RaceModifier:
    def __init__(self):
        ...
        self.abilities = []

class Orc(RaceModifier):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.extra_hit_points = 50
        self.extra_damage = 2
        self.abilities = [JUMPING]

class Undead(RaceModifier):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.abilities = [REGEN_ON_ATTACK]

class Entity:
    ...
    def has_ability(self, ability): # ability = JUMPING etc
        for race in self.race_modifiers:
            if ability in race.abilities:
                return True
        for eq in self.equipment: # wearing a ring of jumping ? :)
            if ability in eq.abilities:
                return True
        return False