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草根学Python(九) 面向对象

前言

这篇写的很纠结,不过还是写完了。弄了个很逊的公众号,如果对本文有兴趣,可以关注下公众号喔,会持续更新。

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草根学Python(九)面向对象
草根学Python(九)面向对象

一、面向对象的概念

Python 是一门面向对象的语言, 面向对象是一种抽象,抽象是指用分类的眼光去看世界的一种方法。 用 JAVA 的编程思想来说就是:万事万物皆对象。也就是说在面向对象中,把构成问题事务分解成各个对象。

面向对象有三大特性,封装、继承和多态。

1、面向对象的两个基本概念

用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。它定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法。对象是类的实例。

  • 对象

通过类定义的数据结构实例

2、面向对象的三大特性

  • 继承

即一个派生类(derived class)继承基类(base class)的字段和方法。继承也允许把一个派生类的对象作为一个基类对象对待。

例如:一个 Dog 类型的对象派生自 Animal 类,这是模拟"是一个(is-a)"关系(例图,Dog 是一个 Animal )。

  • 多态

它是指对不同类型的变量进行相同的操作,它会根据对象(或类)类型的不同而表现出不同的行为。

  • 封装性

“封装”就是将抽象得到的数据和行为(或功能)相结合,形成一个有机的整体(即类);封装的目的是增强安全性和简化编程,使用者不必了解具体的实现细节,而只是要通过外部接口,一特定的访问权限来使用类的成员。

二、类

1、定义类

类定义语法格式如下:

class ClassName:
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>复制代码

一个类也是由属性和方法组成的,有些时候我们定义类的时候需要设置类的属性,因此这就需要构造函

类的构造函数如下:

def __init__(self,[...):复制代码

类定义了 init() 方法的话,类的实例化操作会自动调用 init() 方法。

那么如构造函数相对应的是析构函数,理所当然,一个类创建的时候我们可以用过构造函数设置属性,那么当一个类销毁的时候,就会调用析构函数。

析构函数语法如下:

def __del__(self,[...):复制代码

仔细观察的童鞋都会发现,类的方法与普通的函数有一个特别的区别,它们必须有一个额外的第一个参数名称, 按照惯例它的名称是 self。

那么这个 self 代表什么呢?

我们可以看下实例,通过实例来找出答案:

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: UTF-8 -*-

class Test:
    def prt(self):
        print(self)
        print(self.__class__)

t = Test()
t.prt()复制代码

观察输出的结果:

Python self
Python self

从执行结果可以很明显的看出,self 代表的是类的实例,输出的是当前对象的地址,而 self.__class__ 则指向类。

当然 self 不是 python 关键字,也就是说我们把他换成其他的字符也是可以正常执行的。只不过我们习惯使用 self

2、Python 定义类的历史遗留问题

Python 在版本的迭代中,有一个关于类的历史遗留问题,就是新式类和旧式类的问题,具体先看以下的代码:

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-

# 旧式类
class OldClass:
    pass

# 新式类
class NewClass(object):
    pass复制代码

可以看到,这里使用了两者中不同的方式定义类,可以看到最大的不同就是,新式类继承了object 类,在 Python2 中,我们定义类的时候最好定义新式类,当然在 Python3 中不存在这个问题了,因为 Python3 中所有类都是新式类。

那么新式类和旧式类有什么区别呢?

运行下下面的那段代码:

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-

# 旧式类
class OldClass:
    def __init__(self, account, name):
        self.account = account;
        self.name = name;


# 新式类
class NewClass(object):
    def __init__(self, account, name):
        self.account = account;
        self.name = name;


if __name__ == '__main__':
    old_class = OldClass(111111, 'OldClass')
    print(old_class)
    print(type(old_class))
    print(dir(old_class))
    print('\n')
    new_class=NewClass(222222,'NewClass')
    print(new_class)
    print(type(new_class))
    print(dir(new_class))复制代码

仔细观察输出的结果,对比一下,就能观察出来,注意喔,Pyhton3 中输出的结果是一模一样的,因为Python3 中没有新式类旧式类的问题。

三、类的属性

1、直接在类中定义属性

定义类的属性,当然最简单最直接的就是在类中定义,例如:

class UserInfo(object):
    name='两点水'复制代码

2、在构造函数中定义属性

故名思议,就是在构造对象的时候,对属性进行定义。

class UserInfo(object):
    def __init__(self,name):
        self.name=name复制代码

3、属性的访问控制

在 Java 中,有 public (公共)属性 和 private (私有)属性,这可以对属性进行访问控制。那么在 Python 中有没有属性的访问控制呢?

一般情况下,我们会使用 __private_attrs 两个下划线开头,声明该属性为私有,不能在类地外部被使用或直接访问。在类内部的方法中使用时 self.__private_attrs

为什么只能说一般情况下呢?因为实际上, Python 中是没有提供私有属性等功能的。但是 Python 对属性的访问控制是靠程序员自觉的。为什么这么说呢?看看下面的示例:

Python 属性访问控制
Python 属性访问控制

仔细看图片,为什么说双下划线不是真正的私有属性呢?我们看下下面的例子,用下面的例子来验证:


#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-

class UserInfo(object):
    def __init__(self, name, age, account):
        self.name = name
        self._age = age
        self.__account = account

    def get_account(self):
        return self.__account


if __name__ == '__main__':
    userInfo = UserInfo('两点水', 23, 347073565);
    # 打印所有属性
    print(dir(userInfo))
    # 打印构造函数中的属性
    print(userInfo.__dict__)
    print(userInfo.get_account())
    # 用于验证双下划线是否是真正的私有属性
    print(userInfo._UserInfo__account)复制代码

输出的结果如下图:

Python 属性访问控制
Python 属性访问控制

四、类的方法

1、类专有的方法

一个类创建的时候,就会包含一些方法,主要有以下方法:

类的专有方法:

方法 说明
__init__ 构造函数,在生成对象时调用
__del__ 析构函数,释放对象时使用
__repr__ 打印,转换
__setitem__ 按照索引赋值
__getitem__ 按照索引获取值
__len__ 获得长度
__cmp__ 比较运算
__call__ 函数调用
__add__ 加运算
__sub__ 减运算
__mul__ 乘运算
__div__ 除运算
__mod__ 求余运算
__pow__ 乘方

当然有些时候我们需要获取类的相关信息,我们可以使用如下的方法:

  • type(obj):来获取对象的相应类型;
  • isinstance(obj, type):判断对象是否为指定的 type 类型的实例;
  • hasattr(obj, attr):判断对象是否具有指定属性/方法;
  • getattr(obj, attr[, default]) 获取属性/方法的值, 要是没有对应的属性则返回 default 值(前提是设置了 default),否则会抛出 AttributeError 异常;
  • setattr(obj, attr, value):设定该属性/方法的值,类似于 obj.attr=value;
  • dir(obj):可以获取相应对象的所有属性和方法名的列表:

2、方法的访问控制

其实我们也可以把方法看成是类的属性的,那么方法的访问控制也是跟属性是一样的,也是没有实质上的私有方法。一切都是靠程序员自觉遵守 Python 的编程规范。

示例如下,具体规则也是跟属性一样的,

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-

class User(object):
    def upgrade(self):
        pass

    def _buy_equipment(self):
        pass

    def __pk(self):
        pass复制代码

3、方法的装饰器

  • @classmethod
    调用的时候直接使用类名类调用,而不是某个对象

  • @property
    可以像访问属性一样调用方法

具体的使用看下实例:

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-

class UserInfo(object):
    lv = 5

    def __init__(self, name, age, account):
        self.name = name
        self._age = age
        self.__account = account

    def get_account(self):
        return self.__account

    @classmethod
    def get_name(cls):
        return cls.lv

    @property
    def get_age(self):
        return self._age


if __name__ == '__main__':
    userInfo = UserInfo('两点水', 23, 347073565);
    # 打印所有属性
    print(dir(userInfo))
    # 打印构造函数中的属性
    print(userInfo.__dict__)
    # 直接使用类名类调用,而不是某个对象
    print(UserInfo.lv)
    # 像访问属性一样调用方法(注意看get_age是没有括号的)
    print(userInfo.get_age)复制代码

运行的结果:

Python 方法的装饰器
Python 方法的装饰器

五、类的继承

1、定义类的继承

首先我们来看下类的继承的基本语法:

class ClassName(BaseClassName):
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>复制代码

在定义类的时候,可以在括号里写继承的类,一开始也提到过,如果不用继承类的时候,也要写继承 object 类,因为在 Python 中 object 类是一切类的父类。

当然上面的是单继承,Python 也是支持多继承的,具体的语法如下:

class ClassName(Base1,Base2,Base3):
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>复制代码

多继承有一点需要注意的:若是父类中有相同的方法名,而在子类使用时未指定,python 在圆括号中父类的顺序,从左至右搜索 , 即方法在子类中未找到时,从左到右查找父类中是否包含方法。

那么继承的子类可以干什么呢?

继承的子类的好处:

  • 会继承父类的属性和方法
  • 可以自己定义,覆盖父类的属性和方法

2、调用父类的方法

一个类继承了父类后,可以直接调用父类的方法的,比如下面的例子,UserInfo2 继承自父类 UserInfo ,可以直接调用父类的 get_account 方法。

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-

class UserInfo(object):
    lv = 5

    def __init__(self, name, age, account):
        self.name = name
        self._age = age
        self.__account = account

    def get_account(self):
        return self.__account


class UserInfo2(UserInfo):
    pass


if __name__ == '__main__':
    userInfo2 = UserInfo2('两点水', 23, 347073565);
    print(userInfo2.get_account())复制代码

3、父类方法的重写

当然,也可以重写父类的方法。

示例:

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: UTF-8 -*-

class UserInfo(object):
    lv = 5

    def __init__(self, name, age, account):
        self.name = name
        self._age = age
        self.__account = account

    def get_account(self):
        return self.__account

    @classmethod
    def get_name(cls):
        return cls.lv

    @property
    def get_age(self):
        return self._age


class UserInfo2(UserInfo):
    def __init__(self, name, age, account, sex):
        super(UserInfo2, self).__init__(name, age, account)
        self.sex = sex;


if __name__ == '__main__':
    userInfo2 = UserInfo2('两点水', 23, 347073565, '男');
    # 打印所有属性
    print(dir(userInfo2))
    # 打印构造函数中的属性
    print(userInfo2.__dict__)
    print(UserInfo2.get_name())复制代码

最后打印的结果:

Python 类的继承
Python 类的继承

这里就是重写了父类的构造函数。

3、子类的类型判断

对于 class 的继承关系来说,有些时候我们需要判断 class 的类型,该怎么办呢?

可以使用 isinstance() 函数,

一个例子就能看懂 isinstance() 函数的用法了。

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: UTF-8 -*-

class User1(object):
    pass


class User2(User1):
    pass


class User3(User2):
    pass


if __name__ == '__main__':
    user1 = User1()
    user2 = User2()
    user3 = User3()
    # isinstance()就可以告诉我们,一个对象是否是某种类型
    print(isinstance(user3, User2))
    print(isinstance(user3, User1))
    print(isinstance(user3, User3))
    # 基本类型也可以用isinstance()判断
    print(isinstance('两点水', str))
    print(isinstance(347073565, int))
    print(isinstance(347073565, str))复制代码

输出的结果如下:

True
True
True
True
True
False复制代码

可以看到 isinstance() 不仅可以告诉我们,一个对象是否是某种类型,也可以用于基本类型的判断。

六、类的多态

多态的概念其实不难理解,它是指对不同类型的变量进行相同的操作,它会根据对象(或类)类型的不同而表现出不同的行为。

事实上,我们经常用到多态的性质,比如:

>>> 1 + 2
3
>>> 'a' + 'b'
'ab'复制代码

可以看到,我们对两个整数进行 + 操作,会返回它们的和,对两个字符进行相同的 + 操作,会返回拼接后的字符串。也就是说,不同类型的对象对同一消息会作出不同的响应。

看下面的实例,来了解多态:

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: UTF-8 -*-

class User(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def printUser(self):
        print('Hello !' + self.name)


class UserVip(User):
    def printUser(self):
        print('Hello ! 尊敬的Vip用户:' + self.name)


class UserGeneral(User):
    def printUser(self):
        print('Hello ! 尊敬的用户:' + self.name)


def printUserInfo(user):
    user.printUser()


if __name__ == '__main__':
    userVip = UserVip('两点水')
    printUserInfo(userVip)
    userGeneral = UserGeneral('水水水')
    printUserInfo(userGeneral)复制代码

输出的结果:

Hello ! 尊敬的Vip用户:两点水
Hello ! 尊敬的用户:水水水复制代码

可以看到,userVip 和 userGeneral 是两个不同的对象,对它们调用 printUserInfo 方法,它们会自动调用实际类型的 printUser 方法,作出不同的响应。这就是多态的魅力。

要注意喔,有了继承,才有了多态,也会有不同类的对象对同一消息会作出不同的相应。

最后,本章的所有代码都可以在 github.com/TwoWater/Py… 上面找到,文章的内容和源文件都放在上面。同步更新到 Gitbooks。

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