❖ Python OOP 面向对象编程

参考:黑马程序员教程 - Python基础 面向对象

OOP三大特性,且三个特性是有顺序的:

  • 封装
  • 继承
  • 多态

封装

指的就是把现实世界的事务,封装、抽象成编程里的对象,包括各种属性和方法。
这个一般都很简单,不需要多讲。

唯一要注意的就是:推荐从小往大开始封装、开发类。比如手枪,子弹这两个类,我们需要先定义和开发子弹的所有属性和方法,然后再去开发上一层的手枪。这样的话会很方便。反过来开发手枪的适合,发现写到一半写不下去要到子弹那里写,就很乱了。

继承

子类可以继承父类和父父类的所有属性、方法。

继承格式:

class Parent:
    def func1(self):
        pass

class Son(Parent):
    def func2(self):
        func1()

方法改写:
子类在不满意时,也可以进行自己的改写父类的属性、方法。
其中有两种情况:

  • Overwrite 覆盖重写父类方法:只需要写一个同名函数即可覆盖。
  • Extend 扩展父类函数:
    • 第一种方式(主要):写一个同名函数,并在其中通过super().func()引用父类方法。其中super是一个python builtin 特殊类,而super()即生成一个super的实例。在子类中生成super实例,会得到父类的引用。
    • 第二种方式(python 2.x以前使用):写一个同名函数,再通过ParentName.func(self)引用父类方法。但是不推荐,因为父类名称改变的话所有的子类都要改。

私有不继承:
子类能够继承的只是父类的公开内容,但是不包括父类的私有内容。
如果要访问的话也可以,但是需要间接的调用父类再用方法调用私有内容。

多继承

Python中,子类是可以同时有多个父类的:也就是能够同时继承多个父类的所有属性、方法。

继承格式:

class Father:
    def func1(self):
        pass

class Mother:
    def func2(self):
        pass

class Son(Father, Mother):
    def func3(self):
        func1()
        func2()

注意:
如果多个父类间存在有同名的方法,那么会继承第一个父类的方法。

MRO, Method Resolution Order

查看继承顺序:
通过类自带的.__mro__属性(MRO, Method Resolution Order),可以查看这个类的继承顺序。

子类可以直接写FatherName.func()来调用父级函数。
但是当子类用super().func()时候,python就会根据MRO顺序,由近到远逐次寻找,找到最近的上级则返回。

用上例,如果是多继承的话,那么寻找顺序是:SON -> Father -> Mother -> object

查看类的内置属性和方法:

dir(className)可以查看内置所有属性方法。

Python内置的object基础类

Python3开始使用新式的类定义,即默认让所有定义的类都自动继承一个叫object的内置基础类。object基础类定义了很多方便的属性。包括18项之多。
而旧式的Python2.x时代,不继承object基础类,自己定义的类就只有__doc____module__两样内置属性而已。2.x时代,如果需要手动继承,如:

class MyClass(object):
    pass

多态

多态是指,不同的子类对象调用相同的父类方法,会产生多态多样结果的编程特性。
多态的前提是能够继承父类的方法,且能够重写改写父类的方法。

多态的特点:

  • 是调用方法的技巧,而不影响类的内部设计
  • 可以增加代码灵活度
def Father():
    def work(self):
        do_job()
     
    def do_job(self):
        print('Farming on the field...')


def Son(Father):
    def do_job(self):
        print('Programming at an office...')

# ---- Now let's work ----
Jason = Son()
Jason.work()

以上代码中,同样是work()函数,且要do_work()。但是,不同的人调用的是不同的do_work
Father调用自己的do_work,儿子因为自己重写了do_work,所以调用自己的方法。
这就是多态——所继承的方法,不需要再特殊指定谁用什么方法,而对象会自动调用适合自己的方法。

类与实例

Python中,实例是一个对象,类也是一个对象,一切皆对象。但这也是Python OOP中引起很多麻烦的原因。

实例对象非常好理解,也好用,直接用,就不说了。但是类对象就不那么好理解了。

简单说,类对象也是一个标准的对象,有自己的属性和方法,只不过能够像模版一样生成多个实例对象而已。
类对象有这两大研究点:

  • 类属性:就是能让所有实例访问和操作的公用厕所
    • 定义类属性:位于class的所有方法之外
    • 访问类属性:className.propertyName
  • 类方法:比较难理解,必须用到名为@classmethod的装饰器,函数的第一个参数必须是关键字cls,如同self
    • @classmethod装饰器:用来告诉解释器这是一个类方法,而不是实例方法。
    • cls参数:

类属性与实例属性

这是Python OOP中困扰很多人的特点。但是其实不难理解,总结如下:

class MyClass:
    # 在这个位置定义的,叫类属性。==等同于其它语言的“静态属性”
    # 这是每个实例共有的公用属性,相当于宿舍的公用洗澡间
    count = 0
    
    def __init__(self):
        # 用self.定义的,叫实例属性,是每个实例只自己所有的属性,selfish
        self.name = "Jason"

访问类属性的方法有两种:

  • ClassName.propertyName:推荐,直接用类名访问类属性。
  • Instance.propertyName:不推荐用实例名访问类属性,因为如果需要写入操作,那么这种方法只会给自己添加一个实例属性,而不会影响类属性。

动态添加类属性

方法一:

>>> MyClass.newAttribute = 'I am a class attribute'
>>> print( MyClass.newAttribute )
'I am a class attribute'

方法二:装饰器

# Customized decorator for classproperty
class classproperty(object):
    def __init__(self, getter):
        self.getter= getter
    def __get__(self, instance, owner):
        return self.getter(owner)

class MyClass:
    @classproperty
    def newAttribute(cls):
        return 'I am a class attribute.'

>>> print( MyClass.newAttribute )
'I am a class attribute'

之所以把方法封装为一个类属性,是因为我们有时候需要根据其它类属性来定制这个类属性。
而一般情况下,我们没法在类属性定义的时候获得当前的类或类中其它的属性。

类方法

类方法如同类属性,是属于全类的方法,但是(推荐)只用来访问类属性。

类方法:比较难理解,必须用到名为@classmethod的装饰器,函数的第一个参数必须是关键字cls,如同self

  • @classmethod装饰器:用来告诉解释器这是一个类方法,而不是实例方法。
  • cls参数:如同self,用来指代当前的类。

注意:@classmethodcls都是关键字,不能改。

代码:

class MyClass:
    # 定义一个“类属性”
    count = 0
    
    # 这里开始定义“类方法”
    @classmethod
    def func(cls):
        print(cls.count)

类静态方法

类中的staticmethod装饰器同样是python基础类object的一个用于包装、装饰的方法。一旦在类方法前放上装饰器@staticmethod,方法就会转换为一个静态方法
静态方法就是一个非常独立的方法:既不访问实例的信息,也不访问类的信息。

代码:

class MyClass:
    # 定义一个“类属性”
    count = 0
    
    # 这里开始定义“类方法”
    @staticmethod
    def func():
        pass

Property属性

类中的property装饰器,也是python基础类object的一个用于包装、装饰的方法。一旦类方法前放上装饰器@property,方法就会转换为一个类属性。很多时候把方法伪装成属性,是非常方便的。

class MyClass:
    # 这里开始定义由方法转换为“类属性”
    @property
    def name(self):
        return "Jason"

c = MyClass()
print( c.name )

在继承object基础类的情况下,python给出了三种类属性装饰,对应三种操作:

  • 读取:@property
  • 写入:@name.setter
  • 删除:@name.deleter

也就是说,当你读取类属性my_name的时候,会调用被@property修饰的方法;当你修改my_name当时候,会调用被@my_name.setter修饰的方法;当你删除这个属性时,会调用被@my_name.deleter修饰的方法。

注意:

  • 其中@property, @*.setter, @*.deleter,这是固定的名字,不能改。
  • 三种操作所修饰的三个函数,必须都是同一个名字:即“类属性”名。

代码:

class MyClass:
    # 这里开始定义由方法转换为“类属性”
    @property
    def name(self):
        return "Jason"

    @name.setter
    def name(self, value):
        self.name = value

    @name.deleter
    def name(self):
        del "Jason"

c = MyClass()

print( c.name )  # READ
c.name = "Brown"  # SET
del c.name  # DELETE

property属性的应用

很多OOP语言,针对property属性,一般操作是:一个私有属性,配合两个公有方法
如:

class MyClass:
    def __init__(self):
        self.__name = "Jason"

    def get_name(self):
        return self.__name

    def set_name(self, value):
        self.__name = value

c = MyClass()

# 开始调用
c.set_name("Brownee")
print( c.get_name() )

在Python下,可以利用装饰器改为以下代码,极大方便调用的过程:

class MyClass:
    def __init__(self):
        self.__name = "Jason"

    @property
    def name(self):
        return self.__name

    @name.setter
    def name(self, value):
        self.__name = value

c = MyClass()

# 开始调用
c.name = "Brownee"
print( c.name )

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