概述
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面向过程:根据业务逻辑从上到下写垒代码
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函数式:将某功能代码封装到函数中,日后便无需重复编写,仅调用函数即可
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面向对象:对函数进行分类和封装,让开发“更快更好更强...”
面向过程编程最易被初学者接受,其往往用一长段代码来实现指定功能,开发过程中最常见的操作就是复制粘贴
即:将之前实现的代码块复制到现需功能处。
while True: if cpu利用率 > 90%: #发送邮件提醒 连接邮箱服务器 发送邮件 关闭连接 if 硬盘使用空间 > 90%: #发送邮件提醒 连接邮箱服务器 发送邮件 关闭连接 if 内存占用 > 80%: #发送邮件提醒 连接邮箱服务器 发送邮件 关闭连接
随着时间的推移,开始使用了函数式编程,增强代码的重用性和可读性,就变成了这样:
def 发送邮件(内容) #发送邮件提醒 连接邮箱服务器 发送邮件 关闭连接 while True: if cpu利用率 > 90%: 发送邮件('CPU报警') if 硬盘使用空间 > 90%: 发送邮件('硬盘报警') if 内存占用 > 80%: 发送邮件('内存报警')
今天我们来学习一种新的编程方式:面向对象编程(Object Oriented Programming,OOP,面向对象程序设计)
注:Java和C#来说只支持面向对象编程,而python比较灵活即支持面向对象编程也支持函数式编程
创建类和对象
面向对象编程是一种编程方式,此编程方式的落地需要使用 “类” 和 “对象” 来实现,所以,面向对象编程其实就是对 “类” 和 “对象” 的使用。
类就是一个模板,模板里可以包含多个函数,函数里实现一些功能
对象则是根据模板创建的实例,通过实例对象可以执行类中的函数
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class是关键字,表示类
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创建对象,类名称后加括号即可
注:类中的函数第一个参数必须是self(详细见:类的三大特性之封装)
类中定义的函数叫做 “方法”
# 创建类 class Foo: def Bar(self): print 'Bar' def Hello(self, name): print 'i am %s' %name # 根据类Foo创建对象obj obj = Foo() obj.Bar() #执行Bar方法 obj.Hello('alex') #执行Hello方法
诶,你在这里是不是有疑问了?使用函数式编程和面向对象编程方式来执行一个“方法”时函数要比面向对象简便
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面向对象:【创建对象】【通过对象执行方法】
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函数编程:【执行函数】
观察上述对比答案则是肯定的,然后并非绝对,场景的不同适合其的编程方式也不同。
总结:函数式的应用场景 --> 各个函数之间是独立且无共用的数据
面向对象三大特性
面向对象的三大特性是指:封装、继承和多态。
一、封装
封装,顾名思义就是将内容封装到某个地方,以后再去调用被封装在某处的内容。
所以,在使用面向对象的封装特性时,需要:
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将内容封装到某处
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从某处调用被封装的内容
第一步:将内容封装到某处
注:self 是一个形式参数,当执行 obj1 = Foo(' Alex ', 18 ) 时,self 等于 obj1
当执行 obj2 = Foo(' eric ', 78 ) 时,self 等于 obj2
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
class Foo: def __init__(self): print(self) obj1 = Foo() print(obj1) <__main__.Foo object at 0x00000001B177AB70> <__main__.Foo object at 0x00000001B177AB70>
所以,内容其实被封装到了对象 obj1 和 obj2 中,每个对象中都有 name 和 age 属性,在内存里类似于下图来保存。
第二步:从某处调用被封装的内容
调用被封装的内容时,有两种情况:
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通过对象 直接调用
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通过 self 间接调用
1、通过对象直接调用被封装的内容
上图展示了对象 obj1 和 obj2 在内存中保存的方式,根据保存格式可以如此调用被封装的内容:对象.属性名
class Foo: def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age obj1 = Foo('Alex', 18) print(obj1.name) # 直接调用obj1对象的name属性 print(obj1.age) # 直接调用obj1对象的age属性 obj2 = Foo('eric', 20) print(obj2.name) # 直接调用obj2对象的name属性 print(obj2.age) # 直接调用obj2对象的age属性
2、通过self间接调用被封装的内容
执行类中的方法时,需要通过self间接调用被封装的内容
class Foo: def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age def detail(self): print self.name print self.age obj1 = Foo('Alex', 18) obj1.detail() # Python默认会将obj1传给self参数,即:obj1.detail(obj1),所以,此时方法内部的 self = obj1,即:self.name 是 Alex;self.age 是 18 obj2 = Foo('eric', 20) obj2.detail() # Python默认会将obj2传给self参数,即:obj1.detail(obj2),所以,此时方法内部的 self = obj2,即:self.name 是 eric; self.age 是 20
综上所述,对于面向对象的封装来说,其实就是使用构造方法将内容封装到 对象 中,然后通过对象直接或者self间接获取被封装的内容。
二、继承
继承,面向对象中的继承和现实生活中的继承相同,即:子可以继承父的内容。
例如:
猫可以:喵喵叫、吃、喝、拉、撒
狗可以:汪汪叫、吃、喝、拉、撒
如果我们要分别为猫和狗创建一个类,那么就需要为 猫 和 狗 实现他们所有的功能,如下所示:
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
class 猫: def 喵喵叫(self): print '喵喵叫' def 吃(self): # do something def 喝(self): # do something def 拉(self): # do something def 撒(self): # do something class 狗: def 汪汪叫(self): print '喵喵叫' def 吃(self): # do something def 喝(self): # do something def 拉(self): # do something def 撒(self): # do something
上述代码不难看出,吃、喝、拉、撒是猫和狗都具有的功能,而我们却分别的猫和狗的类中编写了两次。如果使用 继承 的思想,如下实现:
动物:吃、喝、拉、撒
猫:喵喵叫(猫继承动物的功能)
狗:汪汪叫(狗继承动物的功能)
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
class 动物: def 吃(self): # do something def 喝(self): # do something def 拉(self): # do something def 撒(self): # do something # 在类后面括号中写入另外一个类名,表示当前类继承另外一个类 class 猫(动物): def 喵喵叫(self): print '喵喵叫' # 在类后面括号中写入另外一个类名,表示当前类继承另外一个类 class 狗(动物): def 汪汪叫(self): print '喵喵叫'
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
class Animal: def eat(self): print "%s 吃 " %self.name def drink(self): print "%s 喝 " %self.name def shit(self): print "%s 拉 " %self.name def pee(self): print "%s 撒 " %self.name class Cat(Animal): def __init__(self, name): self.name = name self.breed = '猫' def cry(self): print '喵喵叫' class Dog(Animal): def __init__(self, name): self.name = name self.breed = '狗' def cry(self): print '汪汪叫' # ######### 执行 ######### c1 = Cat('小白家的小黑猫') c1.eat() c2 = Cat('小黑的小白猫') c2.drink() d1 = Dog('胖子家的小瘦狗') d1.eat()
所以,对于面向对象的继承来说,其实就是将多个类共有的方法提取到父类中,子类仅需继承父类而不必一一实现每个方法。
注:除了子类和父类的称谓,你可能看到过 派生类 和 基类 ,他们与子类和父类只是叫法不同而已。
学习了继承的写法之后,我们用代码来是上述阿猫阿狗的功能:
那么问题又来了,多继承呢?
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是否可以继承多个类
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如果继承的多个类每个类中都定了相同的函数,那么那一个会被使用呢?
1、Python的类可以继承多个类,Java和C#中则只能继承一个类
2、Python的类如果继承了多个类,那么其寻找方法的方式有两种,分别是:深度优先和广度优先
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当类是经典类时,多继承情况下,会按照深度优先方式查找
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当类是新式类时,多继承情况下,会按照广度优先方式查找
经典类和新式类,从字面上可以看出一个老一个新,新的必然包含了跟多的功能,也是之后推荐的写法,从写法上区分的话:
如果 当前类或者父类继承了object类,那么该类便是新式类,否则便是经典类。
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class D: def bar(self): print 'D.bar' class C(D): def bar(self): print 'C.bar' class B(D): def bar(self): print 'B.bar' class A(B, C): def bar(self): print 'A.bar' a = A() # 执行bar方法时 # 首先去A类中查找,如果A类中没有,则继续去B类中找,如果B类中么有,则继续去D类中找,如果D类中么有,则继续去C类中找,如果还是未找到,则报错 # 所以,查找顺序:A --> B --> D --> C # 在上述查找bar方法的过程中,一旦找到,则寻找过程立即中断,便不会再继续找了 a.bar()
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
class D(object): def bar(self): print 'D.bar' class C(D): def bar(self): print 'C.bar' class B(D): def bar(self): print 'B.bar' class A(B, C): def bar(self): print 'A.bar' a = A() # 执行bar方法时 # 首先去A类中查找,如果A类中没有,则继续去B类中找,如果B类中么有,则继续去C类中找,如果C类中么有,则继续去D类中找,如果还是未找到,则报错 # 所以,查找顺序:A --> B --> C --> D # 在上述查找bar方法的过程中,一旦找到,则寻找过程立即中断,便不会再继续找了 a.bar()
经典类:首先去A类中查找,如果A类中没有,则继续去B类中找,如果B类中么有,则继续去D类中找,如果D类中么有,则继续去C类中找,如果还是未找到,则报错
新式类:首先去A类中查找,如果A类中没有,则继续去B类中找,如果B类中么有,则继续去C类中找,如果C类中么有,则继续去D类中找,如果还是未找到,则报错
注意:在上述查找过程中,一旦找到,则寻找过程立即中断,便不会再继续找了
注意:
py2 经典类-> 深度优先 | 新式类 -> 广度优先
py3 统一 广度优先 !
三、多态
多态是为了实现:接口重用;多态的作用:同一接口,多实现
Pyhon不支持Java和C#这一类强类型语言中多态的写法,但是Python原生多态,其Python崇尚“鸭子类型”。
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class F1: pass class S1(F1): def show(self): print 'S1.show' class S2(F1): def show(self): print 'S2.show' # 由于在Java或C#中定义函数参数时,必须指定参数的类型 # 为了让Func函数既可以执行S1对象的show方法,又可以执行S2对象的show方法,所以,定义了一个S1和S2类的父类 # 而实际传入的参数是:S1对象和S2对象 def Func(F1 obj): """Func函数需要接收一个F1类型或者F1子类的类型""" print obj.show() s1_obj = S1() Func(s1_obj) # 在Func函数中传入S1类的对象 s1_obj,执行 S1 的show方法,结果:S1.show s2_obj = S2() Func(s2_obj) # 在Func函数中传入Ss类的对象 ss_obj,执行 Ss 的show方法,结果:S2.show
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
class F1: pass class S1(F1): def show(self): print 'S1.show' class S2(F1): def show(self): print 'S2.show' def Func(obj): print obj.show() s1_obj = S1() Func(s1_obj) s2_obj = S2() Func(s2_obj)
总结
以上就是本节对于面向对象初级知识的介绍,总结如下:
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面向对象是一种编程方式,此编程方式的实现是基于对 类 和 对象 的使用
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类 是一个模板,模板中包装了多个“函数”供使用
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对象,根据模板创建的实例(即:对象),实例用于调用被包装在类中的函数
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面向对象三大特性:封装、继承和多态
py2 经典类:深度优先,新式类:广度优先
py3 经典类,新式类 => 统一广度优先
问答专区
问题一:什么样的代码才是面向对象?
答:从简单来说,如果程序中的所有功能都是用 类 和 对象 来实现,那么就是面向对象编程了。
问题二:函数式编程 和 面向对象 如何选择?分别在什么情况下使用?
答:须知:对于 C# 和 Java 程序员来说不存在这个问题,因为该两门语言只支持面向对象编程(不支持函数式编程)。而对于 Python 和 PHP 等语言却同时支持两种编程方式,且函数式编程能完成的操作,面向对象都可以实现;而面向对象的能完成的操作,函数式编程不行(函数式编程无法实现面向对象的封装功能)。
所以,一般在Python开发中,全部使用面向对象 或 面向对象和函数式混合使用
面向对象的应用场景:
1.多函数需使用共同的值,如:数据库的增、删、改、查操作都需要连接数据库字符串、主机名、用户名和密
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class SqlHelper: def __init__(self, host, user, pwd): self.host = host self.user = user self.pwd = pwd def 增(self): # 使用主机名、用户名、密码(self.host 、self.user 、self.pwd)打开数据库连接 # do something # 关闭数据库连接 def 删(self): # 使用主机名、用户名、密码(self.host 、self.user 、self.pwd)打开数据库连接 # do something # 关闭数据库连接 def 改(self): # 使用主机名、用户名、密码(self.host 、self.user 、self.pwd)打开数据库连接 # do something # 关闭数据库连接 def 查(self): # 使用主机名、用户名、密码(self.host 、self.user 、self.pwd)打开数据库连接 # do something # 关闭数据库连接# do something
2.需要创建多个事物,每个事物属性个数相同,但是值的需求
如:张三、李四、杨五,他们都有姓名、年龄、血型,但其都是不相同。即:属性个数相同,但值不相同
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class Person: def __init__(self, name ,age ,blood_type): self.name = name self.age = age self.blood_type = blood_type def detail(self): temp = "i am %s, age %s , blood type %s " % (self.name, self.age, self.blood_type) print temp zhangsan = Person('张三', 18, 'A') lisi = Person('李四', 73, 'AB') yangwu = Person('杨五', 84, 'A')
问题三:类和对象在内存中是如何保存?
答:类以及类中的方法在内存中只有一份,而根据类创建的每一个对象都在内存中需要存一份,大致如下图:
如上图所示,根据类创建对象时,对象中除了封装 name 和 age 的值之外,还会保存一个类对象指针,该值指向当前对象的类。
当通过 obj1 执行 【方法一】 时,过程如下:
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根据当前对象中的 类对象指针 找到类中的方法
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将对象 obj1 当作参数传给 方法的第一个参数 self
多继承易错点:
class A: def bar(self): print('BAR') self.f1() class B(A): def f1(self): print('B') class C: def f1(self): print('C') class D(C,B): pass d1 = D() d1.bar() # Bar # C
上述代码,执行过程:现在class D中寻找bar()方法,没有 -> 去父类class C中查找,还是没有 -> 再到class B -> class A 中找到bar()方法.并执行,
此时代码中的 self.f1() 中的self 代表为d1 -> 又重头开始在 class D中寻找 f1()方法 ...
2.子类 想执行 父类构造方法
super(当前类,self).__init__()
实例:方法一(推荐)
class Annimal: def __init__(self): self.ty = 'annimal' class Cat(Annimal): def __init__(self): self.n = 'cat' super(Cat,self).__init__() # 新式类写法 Annimal.__init__(self) # 经典类写法 c = Cat() print(c.__dict__) # {'n': 'cat', 'ty': 'annimal'}
方法二:(不推荐)
class Annimal: def __init__(self): self.ty = 'annimal' class Cat(Annimal): def __init__(self): self.n = 'cat' Annimal.__init__(self) def sleep(self): Annimal.sleep(self) # 传递参数self print('Cat Sleep') c = Cat() print(c.__dict__)
Super原理
super工作原理如下:
def super(cls, inst): mro = inst.__class__.mro() return mro[mro.index(cls) + 1]
其中,cls 代表类,inst 代表实例
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获取 inst 的 MRO 列表
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查找 cls 在当前 MRO 列表中的 index, 并返回它的下一个类,即 mro[index + 1]
MRO列表原理:
列表的顺序通过一个 C3 线性化算法来实现
一个类的 MRO 列表就是合并所有父类的 MRO 列表,并遵循以下三条原则:
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子类永远在父类前面
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如果有多个父类,会根据它们在列表中的顺序被检查
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如果对下一个类存在两个合法的选择,选择第一个父类
总结:
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事实上,
super
和父类没有实质性的关联。 -
super(cls, inst)
获得的是 cls 在 inst 的 MRO 列表中的下一个类。