本节书摘来自华章出版社《Effective Ruby：改善Ruby程序的48条建议》一书中的第2章，第2.1节，作者 ［美］彼得 J.琼斯（Peter J. Jones），更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看

第6条：了解Ruby如何构建继承体系

问题：当你向一个对象发送消息时，你知道Ruby是怎么定位到那个正确的方法的吗？答案看上去很简单：使用继承体系。之所以说答案是看上去简单，因为Ruby构建继承体系是在幕后进行的。这是Ruby用自己的方式来隐藏真正发生的事情的罕见情形之一，它常常带来不必要的困惑。Ruby提供给我们的用来发现继承关系中的类的方法并能完全解释其本质。还好，Ruby解释器在内部构建的继承体系是一致而简单的，只要你明白一些它的技巧。
探索Ruby查询方法的机制将揭开语言实现方式的面纱，并为我们提供解开类的真正继承体系的完美环境。这也是你应该知道的事情。好消息是读完这一条，你不会再对Ruby的对象模型感到惊讶。坏消息是我们需要从复习经典的OOP术语及一些常见的术语定义开始。下面这几个段落，你得忍忍。
对象是变量的容器。这些变量被称为实例变量并代表了一个对象的状态。每个对象都有一个特殊的内部变量来连接唯一的一个类。由于这个连接的存在，我们称该对象是该类的一个实例。
类是方法和常量的容器。这些方法被称为实例方法并代表了类的所有实例对象的行为。
事情变得有点困惑和迂回，因为类本身也是对象。因此，每个类也是一个被称为类变量的容器。这些类对象，像所有其他对象一样，也是有方法的。从技术上讲，这些方法与实例方法没有区别，但为了避免过度混淆，因此被称为类方法。换句话说，类是一种其变量被称为类变量、其方法被称为类方法的对象。（类对象也可以有实例变量，但我们会在第15条再讨论它）。
超类（superclass）是在类层次结构中表示一个类的父类的花哨的名字。如果类B继承自类A，那么类A是类B的超类。类有其特殊的内部变量来跟踪其超类。
模块和类除了一点以外在各方面都是相同的。所以，像类一样，模块也是对象，并且是一个特定类的实例。类是类Class的实例，而模块是类Module的实例。Ruby在内部实现模块和类使用了相同的数据结构，但限制了通过它们的类方法能做的事情（模块是没有new方法的）以及更严格的语法。
模块在Ruby中有很多用法，但现在我们只关心它在继承体系中的作用。尽管Ruby并不直接支持多继承，但可以通过include方法将模块引入类，这实现了和多继承类似的效果。
单例类（singleton class）是个令人困惑的名词，因为它是继承体系中一个匿名且不可见的类。
这个类从目的上带来的困惑并不比从名字上带来得多。有时候它们被称为本征类（eigenclasses）或是元类（metaclasses）。甚至Ruby解释器的源码中也是交换地使用着这些术语。本书中，我将始终称其为单例类，因为在Ruby中当你使用内省方法（introspection methods）如singleton_class和singleton_methods时它的名字就叫作单例。
单例类在Ruby中承担了重要角色，比如提供了存储类方法和从modules中引入的方法的空间。不像其他的类，它们是Ruby自身根据需要动态创建的。它们的创建也是有限制的。比如，你不能创建一个单例类的实例。你唯一需要记住的是，单例类仅仅是没有名字的、被加以限制的常规类。
接收者是调用方法的那个对象。比如，在“customer.name”中，被调用的方法是name而接收者是customer。当name方法执行时，self变量被设置在customer上，任何实例变量所访问的都将是customer对象。有时候接收者在方法调用时被省略，这时会隐式地将self设置为当前上下文。
哇！现在我们终于完成了Ruby对象模型中的词汇课程以及它们构建继承体系的方式。让我们开始装配一个小的类体系并在IRB中运行它。

这段代码没有什么让人惊讶的。如果你调用customer对象的name方法，方法的查找会和你预期的完全一样。首先，Customer类会检查自身是否有这个实例方法。显然没有，于是继续搜索，顺着继承体系向上找到了Person类，在该类中找到了该方法并将其执行。如果在Person类中没有找到的话，Ruby会继续向上查找直到找到该方法或者到达根类BasicObject。你可以从!

如你所知，如果方法在查找过程中直到类树的根节点仍然没有找到匹配的方法，那么它将重新从起点开始查找，不过这一次会查找method_missing方法。第30条会请你自行定义method_missing方法，因此这里我们不再涉及。也就是说，除了Kernel模块中method_missing的默认实现会引发异常告诉你说你调用了一个未定义的方法以外，不会发生别的什么了。
这提醒了我：是时候举个简单的例子来制造点困难了：

我已经将name方法从Person类中取出并移到一个模块中，并将模块引入了Person类。Customer类的实例仍然可以如你所料响应name方法，但是为什么呢？显然，模块ThingsWithNames并不在继承体系中，因为Person类的超类仍然是Object类，那会是什么呢？其实，Ruby在这里对你撒谎了，我们需要多讲一点单例类。
当你使用include方法来将模块引入类时，Ruby在幕后悄悄地做了些事情。它创建了一个单例类并将它插入类体系中。这个匿名的不可见类被链向这个模块，因此它们共享了实例方法和常量。本例中Person类在包含模块ThingsWithNames时，Ruby创建了一个单例类并悄悄地作为Person类的超类插入了继承体系之中。你会说，“但是调用Person的superclass方法返回的是Object而不是ThingsWithNames啊。”是的，这是因为：单例类是匿名而不可见的，因此super-class和class方法都会跳过它。所以，一个更精确的类体系也需要包含模块，如图2-2所示。

当每个模块被类包含时，它会立即被插入继承体系中包含它的类的上方，以后进先出（LIFO）的方式。每个对象都通过变量superclass连接，像单向链表一样。这唯一的结果就是，当Ruby寻找一个方法时，它将以逆序访问每个模块，最后包含的模块最先访问到。很重要的一点是，模块永远不会重载类中的方法。因为模块插入的位置是包含它的类的上方，而Ruby总是会在向上检查之前先检查类本身。（好吧……这不是全部的事实。确保你阅读了第35条，来看看Ruby 2.0中的prepend方法是如何使其复杂化的。）
既然你已经适应了模块和单例类间的交互，那么我的责任是改变点什么从而让困难来得更猛烈（但可爱）一点：

如果你以前没见过这种语法，你可能会有点困惑，但这其实很明确。上面的代码定义了仅用于customer对象的一个方法。这个特定的方法在其他任何对象上都不能调用。你觉得Ruby是怎样实现它的呢？如果你指出单例类，那么你说对了。事实上，这个方法被称为单例方法。当Ruby执行这段代码时，它将创建一个单例类，将name方法作为其实例方法，随后将这个匿名类作为customer对象的类进行插入。不过即使此时customer对象的类是单例类，Ruby的内省方法class方法仍将跳过它并返回Customer。这让我们觉得难以理解，但让Ruby的实现变得简单。当它查找name方法时，仅需要遍历类的结构就可以了。不需要特殊的逻辑。
这也透露了一些为什么这种类被称为单例类的线索。多数类服务很多对象，比如Array类包含你的程序中用到的每个数组对象使用的方法。而单例类仅仅服务一个对象。
除了类方法以外，我没有更多的花样可以描述了。你将很高兴地发现你可能已经理解它们了。它们是我们已经探索过的单例类的另一种表现形式。
注意，当你定义单例方法时，你指定了一个对象（可以认为是接收者），它将是这个对象的所有者。当你定义一个类方法时，你通过定义类对象做了完全相同的事情，不论是通过类名还是更常见的self变量。对象毕竟是对象，即使它是类。因此类方法也是作为单例类的实例方法存储的。自己来看：

最后，当Ruby希望查找一个方法时，只需要从继承体系着手。不论是实例方法还是类方法都是这样。一旦你理解了Ruby是如何操作继承体系的，那么理解查找方法的过程就非常简单了：
1.?找到接收者的类，实际上它可能是一个隐藏的单例类。（记住，你在Ruby代码中不能这样做，因为class方法会跳过单例类。你得直接调用singleton_class方法。）
2.?查找该类中存储的实例方法列表。如果找到该方法就停止搜索并执行代码。否则，继续第3步。
3.?顺着继承体系向上找到其超类并重复第2步。（这个超类也可能是另一个单例类。在Ruby中，通过superclass方法，它可能是不可见的。）
4.?重复第2步和第3步直到Ruby找到这个方法或者抵达体系的顶点。
5.?当抵达顶点时，Ruby回到原来的接收者的第1步的地方继续查找，不过这回找的是method_missing方法。
如你所见，当方法存储于不可见的单例类时，在代码中很难明确地看到整个继承体系。但是你能使用Ruby为了内省而提供的几个方法来拼出完整的场景：
singleton_class方法返回接收者的单例类，如果不存在就创建它。
ancestors方法返回组成了继承体系的所有类和模块的数组。它只能在类和模块上被调用，并会跳过单例类。
included_modules方法返回和ancestors方法一样的数组，不过其中所有的类都被过滤掉了。
还好，你很少会使用这些方法。明白继承体系的构建和内部搜索原理已经足够解决大多数情况了。如果需要的话，第35条包含了一些例子。
要点回顾
要寻找一个方法，Ruby只需要向上搜索类体系。如果没有找到这个方法，就从起点开始搜索method_missing方法。
包含模块时Ruby会悄悄地创建单例类，并将其插入在继承体系中包含它的类的上方。
单例方法（类方法和针对对象的方法）存储于单例类中，它也会被插入继承体
系中。