A.41. Python OOP ➜ Class Inheritance

Chapter ini membahas tentang salah satu aspek penting dalam pemrograman OOP, yaitu inheritance atau pewarisan sifat, dimana sifat yang dimaksud adalah property seperti attribute, method, dan lainnya.

A.41.1. Pengenalan Inheritance

Untuk mewujudkan inheritance setidaknya dua buah class dibutuhkan:

• Super class / parent class, yaitu class yang property-nya ingin diwariskan atau diturunkan ke class dibawahnya.
• Sub class / derrived class, yaitu class yang mewarisi property dari parent class.

Misalkan, ada sebuah class bernama Vehicle dan class ini memiliki property berikut:

1. Constructor
2. Class attribute note
3. Instance attribute name
4. Instance attribute number_of_wheels
5. Instance method drive_sound()

Class Vehicle kemudian dijadikan sebagai parent class pada class ElectricCar.

Class ElectricCar kita desain tidak memiliki attribute. Namun karena dia merupakan sub class dari Vehicle maka secara implicit mewarisi semua property yang ada di class Vehicle. Maka via object bertipe class ElectricCar nantinya kita bisa mengakses property class Vehicle.

Class ElectricCar memiliki satu buah method bernama info() yang isinya adalah menampilkan data property yang diwarisi oleh class Vehicle

Ilustrasi diagram UML-nya seperti ini:

Dari gambar di atas, secara teori, object yang dibuat dari class ElectricCar bisa mengakses property class itu sendiri serta property lain yang diwarisi super class.

Sedangkan object dari class Vehicle hanya bisa mengakses property class itu sendiri saja.

Ok, sekarang mari kita terapkan skenario di atas di Python. Definisikan class Vehicle dan class ElectricCar beserta isi masing-masing property.

class Vehicle:
    note = "class to represent a car"
    
    def __init__(self):
        self.name = "common vehicle"
        self.number_of_wheels = 4
    
    def drive_sound(self):
        return "vroom vroooommmm"

class ElectricCar(Vehicle):
    def info(self):
        print(self.name, "has", self.number_of_wheels, "wheels. engine sound:", self.drive_sound())

Pada deklarasi class ElectricCar penulisannya ada yang unik. Nama class ditulis dengan notasi ElectricCar(Vehicle) yang artinya adalah class ElectricCar dideklarasikan sebagai sub class class Vehicle.

info

Notasi umum penulisan inheritance kurang lebih seperti ini:

class SuperClass:
    pass

class SubClass(SuperClass):
    pass

Dari dua class yang telah dideklarasikan, selanjutnya buat beberapa instance object lalu akses property-nya. Setelah itu coba run program dan lihat outputnya.

v1 = Vehicle()
print(v1.name, "has", v1.number_of_wheels, "wheels. engine sound:", v1.drive_sound())
# output ➜ common vehicle has 4 wheels. engine sound: vroom vroooommmm

v2 = ElectricCar()
v2.name = "electric car"
print(v2.name, "has", v2.number_of_wheels, "wheels. engine sound:", v2.drive_sound())
# output ➜ electric car has 4 wheels. engine sound: vroom vroooommmm

v3 = ElectricCar()
v3.name = "electric car"
v3.info()
# output ➜ electric car has 4 wheels. engine sound: vroom vroooommmm

Bisa dilihat dari contoh, bahwa property milik class Vehicle bisa diakses via instance object yang dibuat dari class itu sendiri maupun dari object yang dibuat dari subclass ElectricCar.

A.41.2. Class object inheritance

Python memiliki class bawaan bernama object yang pada praktiknya otomatis menjadi super class dari semua class bawaan Python maupun custom class yang kita buat sendiri.

Contohnya class Vehicle dan ElectricCar yang telah dibuat, kedua class tersebut otomatis juga menjadi sub class dari class object ini.

Untuk membuktikan, silakan test saja menggunakan kombinasi seleksi kondisi dan fungsi isinstance().

class Vehicle:
    note = "class to represent a car"
    
    def __init__(self):
        self.name = "common vehicle"
        self.number_of_wheels = 4
    
    def drive_sound(self):
        return "vroom vroooommmm"

class ElectricCar(Vehicle):
    def info(self):
        print(self.name, "has", self.number_of_wheels, "wheels. engine sound:", self.drive_sound())

v1 = Vehicle()
if isinstance(v1, Vehicle):
    print("v1 class inherit from class Vehicle")
if isinstance(v1, object):
    print("v1 class inherit from class object")

v2 = ElectricCar()
if isinstance(v2, ElectricCar):
    print("v2 class inherit from class ElectricCar")
if isinstance(v2, Vehicle):
    print("v2 class inherit from class Vehicle")
if isinstance(v2, object):
    print("v2 class inherit from class object")

# output ↓
# 
# v1 class inherit from class Vehicle
# v1 class inherit from class object
# 
# v2 class inherit from class ElectricCar
# v2 class inherit from class Vehicle
# v2 class inherit from class object

A.41.3. Constructor overriding

Overriding adalah istilah pemrograman OOP untuk menimpa/mengganti suatu method dengan method baru yang nama dan strukturnya sama tapi isinya berbeda.

Pada section ini, teknik overriding kita akan terapkan pada constructor. Constructor Vehicle yang secara implicit diwariskan ke class ElectricCar, di sub class-nya kita replace dengan constructor baru. Silakan pelajari kode berikut agar lebih jelas:

class Vehicle:
    note = "class to represent a car"
    
    def __init__(self):
        self.name = "common vehicle"
        self.number_of_wheels = 4

    def drive_sound(self):
        return "vroom vroooommmm"

class ElectricCar(Vehicle):
    def __init__(self):
        self.name = "electric car"

    def info(self):
        print(self.name, "has", self.number_of_wheels, "wheels. engine sound:", self.drive_sound())

v1 = Vehicle()
print(v1.name, "has", v1.number_of_wheels, "wheels. engine sound:", v1.drive_sound())

v2 = ElectricCar()
print(v2.name, "has", v2.number_of_wheels, "wheels. engine sound:", v2.drive_sound())

v3 = ElectricCar()
v3.info()

Perbedaan kode ini dibanding sebelumnya ada di bagian constructor class ElectricCar. Disitu untuk setiap object baru yang dibuat, nilai attribute name-nya diisi dengan string electric car.

Secara teori, idealnya program di atas bisa jalan normal. Maka mari coba run saja dan lihat hasilnya:

Oops! Statement pengaksesan property object v1 berjalan normal, namun error muncul pada statement print ke-2 dimana property object v2 diakses.

Pesan errornya kurang lebih menginformasikan bahwa class ElectricCar tidak memiliki attribute number_of_wheels. Aneh, padahal secara teori property tersebut diwariskan oleh super class yaitu Vehicle, namun setelah ditambahkan kode constructor baru yang meng-override constructor parent class, programnya malah error.

Perlu diketahui bahwa penerapan operasi override mengakibatkan kode pada super class benar-benar dihapus dan diganti dengan kode baru. Pada contoh yang sudah ditulis, di constructor Vehicle ada dua buah property dideklarasikan, yaitu name dan number_of_wheels. Sedangkan pada class ElectricCar, hanya property name dideklarasikan.

class Vehicle:
    def __init__(self):
        self.name = "common vehicle"
        self.number_of_wheels = 4

# ... vs ...

class ElectricCar(Vehicle):
    def __init__(self):
        self.name = "electric car"

Constructor baru milik class ElectricCar menimpa constructor milik super class-nya. Dan pada constructor baru ini property number_of_wheels tidak dideklarasikan. Efeknya, property tersebut menjadi tidak ada, menyebabkan pesan error seperti berikut:

AttributeError: 'ElectricCar' object has no attribute 'number_of_wheels'

Solusi permasalahan di atas ada pada penjelasan section berikut ini.

A.41.4. Fungsi super()

Fungsi super() adalah salah satu fungsi istimewa bawaan python, yang ketika diakses di dalam suatu instance method maka pemanggilannya mengarah ke variabel self milik super class (bukan variabel self milik class itu sendiri).

Misalnya statement super() ditulis pada constructor class ElectricCar, maka dari fungsi tersebut kita mendapatkan akses ke object self milik super class yaitu class Vehicle. Kemudian dari object self, property super class bisa diakses dengan mudah. Termasuk constructor super class juga bisa diakses.

Ok, sekarang mari coba tambahkan statement super() pada constructor ElectricCar, lalu dari nilai balik fungsi, chain lagi dengan mengakses constructor __init__() milik super class.

Terapkan perubahan tersebut lalu jalankan ulang program. Sekarang error tidak akan muncul.

class Vehicle:
    note = "class to represent a car"

    def __init__(self):
        self.name = "common vehicle"
        self.number_of_wheels = 4

    def drive_sound(self):
        return "vroom vroooommmm"

class ElectricCar(Vehicle):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.name = "electric car"

    def info(self):
        print(self.name, "has", self.number_of_wheels, "wheels. engine sound:", self.drive_sound())

v1 = Vehicle()
print(v1.name, "has", v1.number_of_wheels, "wheels. engine sound:", v1.drive_sound())
# output ➜ common vehicle has 4 wheels. engine sound: vroom vroooommmm

v2 = ElectricCar()
print(v2.name, "has", v2.number_of_wheels, "wheels. engine sound:", v2.drive_sound())
# output ➜ electric car has 4 wheels. engine sound: vroom vroooommmm

v3 = ElectricCar()
v3.info()
# output ➜ electric car has 4 wheels. engine sound: vroom vroooommmm

Jika dianalogikan, bisa dibilang kode di atas adalah ekuivalen dengan kode ke-2 berikut:

• Kode setelah perubahan:

  class Vehicle:
      def __init__(self):
          self.name = "common vehicle"
          self.number_of_wheels = 4
  
  class ElectricCar(Vehicle):
      def __init__(self):
          super().__init__()
          self.name = "electric car"

• Ekuivalen dengan kode berikut:

  class Vehicle:
      def __init__(self):
          self.name = "common vehicle"
          self.number_of_wheels = 4
  
  class ElectricCar(Vehicle):
      def __init__(self):
          # statement berikut terpanggil dari __init__() milik super class
          self.name = "common vehicle" 
          self.number_of_wheels = 4
  
          # kemudian statement berikut dieksekusi setelahnya
          self.name = "electric car"

Sampai sini semoga cukup jelas.

A.41.5. Alternatif cara mengakses super class constructor

Selain menggunakan super().__init__() ada cara lain untuk memanggil konstruktor super class, yaitu dengan mengakses method __init__() via class secara langsung. Contoh:

class Vehicle:
    note = "class to represent a car"

    def __init__(self):
        self.name = "common vehicle"
        self.number_of_wheels = 4

    def drive_sound(self):
        return "vroom vroooommmm"

class ElectricCar(Vehicle):
    def __init__(self):
        Vehicle.__init__(self)
        self.name = "electric car"

    def info(self):
        print(self.name, "has", self.number_of_wheels, "wheels. engine sound:", self.drive_sound())

Statement Vehicle.__init__(self) pada kode di atas adalah ekuivalen dengan kode super().__init__() pada program sebelumnya.

Teknik pemanggilan constructor via class ini lebih sering digunakan pada class yang memiliki parent class lebih dari satu. Lebih jelasnya akan kita bahas di bawah.

A.41.6. Method overriding

Tidak hanya constructor, method super class juga bisa di-override dengan method baru. Pada kode berikut, method drive_sound() di-override dengan isi mengembalikan nilai string berbeda, yang sebelumnya vroom vroooommmm kini menjadi zzzzzzz.

Coba aplikasikan perubahan berikut lalu run ulang programnya.

class Vehicle:
    note = "class to represent a car"

    def __init__(self):
        self.name = "common vehicle"
        self.number_of_wheels = 4

    def drive_sound(self):
        return "vroom vroooommmm"
    
class ElectricCar(Vehicle):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.name = "electric car"

    def info(self):
        print(self.name, "has", self.number_of_wheels, "wheels. engine sound:", self.drive_sound())

    def drive_sound(self):
        return "zzzzzzz"
 
v1 = Vehicle()
print(v1.name, "has", v1.number_of_wheels, "wheels. engine sound:", v1.drive_sound())
# output ➜ common vehicle has 4 wheels. engine sound: vroom vroooommmm

v2 = ElectricCar()
v2.info()
# output ➜ electric car has 4 wheels. engine sound: zzzzzzz

Bisa dilihat pada statement ke-2, sekarang bunyi mesin berubah menjadi zzzzzzz.

Dalam konteks inheritance, ketika di sub class terdapat method dengan nama yang sama persis dengan super class, maka pemanggilan method tersebut dari object yang dibuat via sub class adalah mengarah ke method yang ada di sub class. Konsep ini disebut dengan method overriding.

• Object v1 dibuat via class Vehicle, pengaksesan method drive_sound() mengarah ke method milik class tersebut
• Object v2 dibuat via class ElectricCar, pengaksesan method drive_sound() (yang dilakukan secara implisit via method info()) mengarah ke method milik class tersebut, dan bukan milik super class.

A.41.7. Aturan overriding

Setiap bahasa pemrograman yang mengadopsi OOP, aturan penerapan method overriding berbeda satu sama lain. Di Python sendiri, method dianggap meng-override suatu method atau constructor super class jika namanya adalah dideklarasikan sama persis. Perihal apakah skema parameter-nya diubah, atau return type-nya diubah, itu tidak menjadi syarat wajib overriding.

Agar lebih jelas silakan lihat dan pelajari kode berikut:

class Vehicle:
    note = "class to represent a car"

    def __init__(self):
        self.name = "common vehicle"
        self.number_of_wheels = 4

    def drive_sound(self):
        return "vroom vroooommmm"

class ElectricCar(Vehicle):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.name = "electric car"

    def info(self):
        print(self.name, "has", self.number_of_wheels, "wheels. engine sound:", self.drive_sound())

    def drive_sound(self, sound = "zzzzzzz"):
        return ("friendly sound", sound)

v1 = Vehicle()
print(v1.name, "has", v1.number_of_wheels, "wheels. engine sound:", v1.drive_sound())
# output ➜ common vehicle has 4 wheels. engine sound: vroom vroooommmm

v2 = ElectricCar()
v2.info()
# output ➜ electric car has 4 wheels. engine sound: ('friendly sound', 'zzzzzzz')

Method drive_sound() di-override dengan diubah skema parameternya, dari yang tidak memiliki parameter sekarang menjadi memiliki parameter sound. Selain itu tipe datanya juga diubah, dari yang sebelumnya string menjadi tuple.

A.41.8. Nested inheritance

Penerapan inheritance tidak hanya terbatas pada dua buah class saja, melainkan bisa lebih. Class bisa diturunkan, kemudian turunannya diturunkan lagi, dan seterusnya.

Contoh pengaplikasiannya bisa dilihat pada kode berikut dimana ada class Vehicle, Car, dan ElectricCar; yang ketiganya menjalin hubungan inheritance dengan hirarki seperti ini:

Source code implementasi:

class Vehicle:
    note = "class to represent a car"

    def __init__(self, name = "common vehicle", number_of_wheels = 4):
        self.name = name
        self.number_of_wheels = number_of_wheels

    def drive_sound(self):
        return "vroom vroooommmm"

class Car(Vehicle):
    pass

class ElectricCar(Car):
    def __init__(self):
        super().__init__(name="electric car")

    def info(self):
        print(self.name, "has", self.number_of_wheels, "wheels. engine sound:", self.drive_sound())

    def drive_sound(self, sound = "zzzzzzz"):
        return ("friendly sound", sound)
        
v1 = Vehicle()
print(v1.name, "has", v1.number_of_wheels, "wheels. engine sound:", v1.drive_sound())
# output ➜ common vehicle has 4 wheels. engine sound: vroom vroooommmm

v2 = Car()
v2.name = "common car"
print(v2.name, "has", v2.number_of_wheels, "wheels. engine sound:", v2.drive_sound())
# output ➜ common car has 4 wheels. engine sound: vroom vroooommmm

v3 = ElectricCar()
v3.info()
# output ➜ electric car has 4 wheels. engine sound: ('friendly sound', 'zzzzzzz')

A.41.9. Special name ➜ class attribute __mro__

Setiap class memiliki class attribute __mro__ yang berisi informasi hirarki class itu sendiri. Attribute tersebut bertipe data tuple. Dari nilai balik attribute tersebut gunakan perulangan untuk mengiterasi seluruh elemennya.

print("hirarki class ElectricCar:")
for cls in ElectricCar.__mro__:
    print(f"➜ {cls.__name__}")

print("hirarki class Car:")
for cls in Car.__mro__:
    print(f"➜ {cls.__name__}")

print("hirarki class Vehicle:")
for cls in Vehicle.__mro__:
    print(f"➜ {cls.__name__}")

# output ↓
# 
# hirarki class ElectricCar:
# ➜ ElectricCar
# ➜ Car
# ➜ Vehicle
# ➜ object
# 
# hirarki class Car:
# ➜ Car
# ➜ Vehicle
# ➜ object
# 
# hirarki class Vehicle:
# ➜ Vehicle
# ➜ object

Hirarki paling atas semua class selalu class object.

MRO sendiri merupakan kependekan dari istilah Method Resolution Order

A.41.10. Multiple inheritance

Suatu class tidak dibatasi hanya bisa menjadi sub class dari 1 buah class saja. Bisa jadi ada lebih dari 1 class yang diturunkan dengan level hirarki yang sama.

Sebagai contoh kita buat penerapan inheritance dengan hirarki seperti diagram berikut:

Source code:

class Vehicle:
    note = "class to represent a car"
    
    def __init__(self, name = "common vehicle", number_of_wheels = 4):
        self.name = name
        self.number_of_wheels = number_of_wheels


from typing import Final

ENGINE_ELECTRIC: Final = "electric engine"
ENGINE_PETROL: Final = "petrol engine"
ENGINE_DIESEL: Final = "diesel engine"

class Engine:
    note = "class to represent engine"
    
    def __init__(self, engine_name):
        self.engine_name = engine_name
    
    def drive_sound(self):
        if self.engine_name == ENGINE_ELECTRIC:
            return "zzzzzzz"
        elif self.engine_name == ENGINE_PETROL:
            return "vroom vroooommmm"
        elif self.engine_name == ENGINE_DIESEL:
            return "VROOM VROOM VROOOOMMM"


class ElectricCar(Vehicle, Engine):
    
    def __init__(self):
        Vehicle.__init__(self, "electric car", 4)
        Engine.__init__(self, ENGINE_ELECTRIC)

    def info(self):
        print(self.name, "has", self.number_of_wheels, "wheels. engine sound:", self.drive_sound())

v1 = ElectricCar()
v1.info()
# output ➜ electric car has 4 wheels. engine sound: zzzzzzz

Khusus untuk penerapan inheritance dengan lebih dari 1 super class, dianjurkan untuk tidak menggunakan fungsi super() untuk mengakses self milik parent class, karena self disitu mengarah ke object self milik super class urutan pertama (yang pada contoh adalah class Vehicle).

Dianjurkan untuk memanggil constructor super class secara langsung via ClassName.__init__() sesuai kebutuhan. Contohnya bisa dilihat di kode di atas, Vehicle.__init__() dan Engine.__init__() keduanya diakses pada constructor class ElectricCar.

---

Catatan chapter 📑

◉ Source code praktik

github.com/novalagung/dasarpemrogramanpython-example/../class-inheritance

◉ Chapter relevan lainnya

• OOP ➜ Class & Object
• OOP ➜ Abstract Method
• OOP ➜ Data Class

◉ Referensi

• https://docs.python.org/3/tutorial/classes.html#inheritance
• https://docs.python.org/3/library/stdtypes.html#class.__mro__
• https://en.wikipedia.org/wiki/Unified_Modeling_Language