08 Python之路--第七周-2--面向对象编程进阶

本节内容：

• 面向对象高级语法部分异常处理
  • 经典类vs新式类　　
  • 静态方法、类方法、属性方法
  • 类的特殊方法
  • 反射
• Socket开发基础
• 作业：开发一个支持多用户在线的FTP程序 

一、类定义：

定义：

class <类名>:
    <语句>
类实例化后，可以使用其属性，实际上，创建一个类之后，可以通过类名访问其属性
如果直接使用类名修改其属性，那么将直接影响到已经实例化的对象

类的方法：

在类地内部，使用def关键字可以为类定义一个方法，与一般函数定义不同，类方法必须包含参数self,且为第一个参数；

类的私有属性和方法：

# __private_attrs  两个下划线开头，声明该属性为私有，不能在类的外部被使用或直接访
# 问，想访问其实也是可以访问的，
# 在类内部的方法中使用时 self.__private_attrs
class A1(object):

    _r1 = 'r1'
    __r2 = 'r2'

    def _test1(self):
        print('_test1')

    def __test2(self):
        print('__test2')


class B1(A1):
    pass


# 1. 类的保护类型属性，可以被父类、子类、父类对象、子类对象访问，访问方式：
#   属性：类名._保护属性 对象._保护属性
#   方法：类名._保护属性(类名)、对象._保护属性()
# 2. 类的私有类型属性，也可以被父类、子类、父类对象、子类对象访问，访问方式：
#   属性：类名._类名__私有属性 对象._类名__私有属性
#   方法：类名._类名__私有属性(类名)、对象._类名__私有属性()

print(dir(A1))

print(dir(B1))


a1 = A1()
b1 = B1()

A1._test1(A1)
a1._test1()
B1._test1(B1)
b1._test1()

A1._A1__test2(A1)
a1._A1__test2()
B1._A1__test2(B1)
b1._A1__test2()

print(A1._r1)
print(a1._r1)
print(B1._r1)
print(b1._r1)

print(A1._A1__r2)
print(a1._A1__r2)
print(B1._A1__r2)
print(b1._A1__r2)

 私有的类方法

__private_method 两个下划线开头，声明该方法为私有方法，不能在类地外部调用，子类也不能调用(其实都可以调用);

类的专有方法：

__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__称方

二、继承类定义：

1.单继承

class <类名>(父类名)
   <语句>

# eg.
class childbook(book)
    age = 10

2.类的多重继承

class 类名(父类1,父类2,....,父类n)

     <语句1>

需要注意圆括号中父类的顺序，若是父类中有相同的方法名，而在子类使用时未指定，python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；
类方法的覆写——子类覆盖掉父类的方法；
def 方法名与父类一致，若是在方法中要使用到父类方法 父类名.方法名，若是将类放到了模块中使用时：
import A
l = A.类() 

三、面向对象高级语法部分

1. 经典类vs新式类

看这个例子：

class P1:
    def foo(self):
        print('p1-foo')


class P2:
    def foo(self):
        print('p2-foo')

    def bar(self):
        print('p2-bar')


class C1(P1, P2):
    pass


class C2(P1, P2):
    def bar(self):
        print('C2-bar')


class D(C1, C2):
    pass


d = D()
d.foo()
d.bar()

最好的就是用图解释了：

ppdeMacBook-Pro:ceshi pp$ python3.6 3.py
p1-foo
C2-bar
ppdeMacBook-Pro:ceshi pp$ python2 3.py
p1-foo
p2-bar
ppdeMacBook-Pro:ceshi pp$

classical vs new style：

• 经典类：深度优先
• 新式类：广度优先
• super()用法

2. 抽象类和接口类

继承有两种用途：

一：继承基类的方法，并且做出自己的改变或者扩展（代码重用） 
二：声明某个子类兼容于某基类，定义一个接口类Interface，接口类中定义了一些接口名（就是函数名）且并未实现接口的功能，子类继承接口类，并且实现接口中的功能.
实践中，继承的第一种含义意义并不很大，甚至常常是有害的。因为它使得子类与基类出现强耦合。
继承的第二种含义非常重要。它又叫“接口继承”。
接口继承实质上是要求“做出一个良好的抽象，这个抽象规定了一个兼容接口，使得外部调用者无需关心具体细节，可一视同仁的处理实现了特定接口的所有对象”——这在程序设计上，叫做归一化。
1.做出良好的抽象类，2.规定兼容接口 3.调用者可以无需关心具体实现细节，可以一视同仁处理实现特定接口的所有对象。

#做出一个良好的抽象
class Payment(object):
    #规定了一个兼容接口
    def pay(self):
        pass

#微信支付
class WeChatPay(object):
    def pay(self,money):
        print('微信支付了%s'%money)

#支付宝支付
class AliPay(object):
    def pay(self,money):
        print('支付宝支付了%s'%money)

#苹果支付
class ApplePay(object):
    def pay(self,money):
        print('苹果支付了%s'%money)




def pay(obj,money):
    obj.pay(money)

weixin = WeChatPay()
alipay = AliPay()
applepay = ApplePay()

#调用者无需关心具体实现细节，可以一视同仁的处理实现了特定接口的所有对象
pay(weixin,100)
pay(alipay,200)
pay(applepay,300)

归一化使得高层的外部使用者可以不加区分的处理所有接口兼容的对象集合——就好象linux的泛文件概念一样，所有东西都可以当文件处理，不必关心它是内存、磁盘、网络还是屏幕（当然，对底层设计者，当然也可以区分出“字符设备”和“块设备”，然后做出针对性的设计：细致到什么程度，视需求而定）。

依赖倒置原则：
高层模块不应该依赖低层模块，二者都应该依赖其抽象；抽象不应该应该依赖细节；细节应该依赖抽象。换言之，要针对接口编程，而不是针对实现编程。

什么是抽象类
与java一样，python也有抽象类的概念但是同样需要借助模块实现，抽象类是一个特殊的类，它的特殊之处在于只能被继承，不能被实例化

为什么要有抽象类

如果说类是从一堆对象中抽取相同的内容而来的，那么抽象类就是从一堆类中抽取相同的内容而来的，内容包括数据属性和函数属性。
　比如我们有香蕉的类，有苹果的类，有桃子的类，从这些类抽取相同的内容就是水果这个抽象的类，你吃水果时，要么是吃一个具体的香蕉，要么是吃一个具体的桃子。。。。。。你永远无法吃到一个叫做水果的东西。
从设计角度去看，如果类是从现实对象抽象而来的，那么抽象类就是基于类抽象而来的。
　从实现角度来看，抽象类与普通类的不同之处在于：抽象类中有抽象方法，该类不能被实例化，只能被继承，且子类必须实现抽象方法。
这一点与接口有点类似，但其实是不同的，即将揭晓答案

在python中实现抽象类

#一切皆文件
import abc #利用abc模块实现抽象类

class All_file(metaclass=abc.ABCMeta):
    all_type='file'
    @abc.abstractmethod #定义抽象方法，无需实现功能
    def read(self):
        '子类必须定义读功能'
        pass

    @abc.abstractmethod #定义抽象方法，无需实现功能
    def write(self):
        '子类必须定义写功能'
        pass

# class Txt(All_file):
#     pass
#
# t1=Txt() #报错,子类没有定义抽象方法

class Txt(All_file): #子类继承抽象类，但是必须定义read和write方法
    def read(self):
        print('文本数据的读取方法')

    def write(self):
        print('文本数据的读取方法')

class Sata(All_file): #子类继承抽象类，但是必须定义read和write方法
    def read(self):
        print('硬盘数据的读取方法')

    def write(self):
        print('硬盘数据的读取方法')

class Process(All_file): #子类继承抽象类，但是必须定义read和write方法
    def read(self):
        print('进程数据的读取方法')

    def write(self):
        print('进程数据的读取方法')

wenbenwenjian=Txt()

yingpanwenjian=Sata()

jinchengwenjian=Process()

#这样大家都是被归一化了,也就是一切皆文件的思想
wenbenwenjian.read()
yingpanwenjian.write()
jinchengwenjian.read()

print(wenbenwenjian.all_type)
print(yingpanwenjian.all_type)
print(jinchengwenjian.all_type)

抽象类和抽象接口
抽象类的本质还是类，指的是一组类的相似性，包括数据属性（如all_type）和函数属性（如read、write），而接口只强调函数属性的相似性。
抽象类是一个介于类和接口之间的一个概念，同时具备类和接口的部分特性，可以用来实现归一化设计 
在python中，并没有接口类这种东西，即便不通过专门的模块定义接口，我们也应该有一些基本的概念。

多继承问题
在继承抽象类的过程中，我们应该尽量避免多继承；
而在继承接口的时候，我们反而鼓励你来多继承接口

接口隔离原则：
使用多个专门的接口，而不使用单一的总接口。即客户端不应该依赖那些不需要的接口。
在抽象类中，我们可以对一些抽象方法做出基础实现；
而在接口类中，任何方法都只是一种规范，具体的功能需要子类实现 

3. 静态方法

通过@staticmethod装饰器即可把其装饰的方法变为一个静态方法，什么是静态方法呢？其实不难理解，普通的方法，可以在实例化后直接调用，并且在方法里可以通过self.调用实例变量或类变量，但静态方法是不可以访问实例变量或类变量的，一个不能访问实例变量和类变量的方法，其实相当于跟类本身已经没什么关系了，它与类唯一的关联就是需要通过类名来调用这个方法
class Dog(object):
 
    def __init__(self,name):
        self.name = name
 
    @staticmethod #把eat方法变为静态方法
    def eat(self):
        print("%s is eating" % self.name)
 
 
 
d = Dog("ChenRonghua")
d.eat()

上面的调用会出以下错误，说是eat需要一个self参数，但调用时却没有传递，没错，当eat变成静态方法后，再通过实例调用时就不会自动把实例本身当作一个参数传给self了。
Traceback (most recent call last):
  File "/Users/jieli/PycharmProjects/python基础/自动化day7面向对象高级/静态方法.py", line 17, in <module>
    d.eat()
TypeError: eat() missing 1 required positional argument: 'self'
想让上面的代码可以正常工作有两种办法

1. 调用时主动传递实例本身给eat方法，即d.eat(d) 

2. 在eat方法中去掉self参数，但这也意味着，在eat中不能通过self.调用实例中的其它变量了
class Dog(object):

    def __init__(self,name):
        self.name = name

    @staticmethod
    def eat():
        print(" is eating")



d = Dog("ChenRonghua")
d.eat()

4. 类方法

1. 受保护成员属性和私有成员属性

# 1. 类的保护类型属性，可以被父类、子类、父类对象、子类对象访问，访问方式：
#   属性：类名._保护属性 对象._保护属性
#   方法：类名._保护属性(类名)、对象._保护属性()
# 2. 类的私有类型属性，也可以被父类、子类、父类对象、子类对象访问，访问方式：
#   属性：类名._类名__私有属性 对象._类名__私有属性
#   方法：类名._类名__私有属性(类名)、对象._类名__私有属性()
类方法通过@classmethod装饰器实现，类方法和普通方法的区别是， 类方法只能访问类变量，不能访问实例变量
class Dog(object):
    def __init__(self,name):
        self.name = name
 
    @classmethod
    def eat(self):
        print("%s is eating" % self.name)
 
 
 
d = Dog("ChenRonghua")
d.eat()
执行报错如下，说Dog没有name属性，因为name是个实例变量，类方法是不能访问实例变量的

Traceback (most recent call last):
  File "/Users/jieli/PycharmProjects/python基础/自动化day7面向对象高级/类方法.py", line 16, in <module>
    d.eat()
  File "/Users/jieli/PycharmProjects/python基础/自动化day7面向对象高级/类方法.py", line 11, in eat
    print("%s is eating" % self.name)
AttributeError: type object 'Dog' has no attribute 'name'
此时可以定义一个类变量，也叫name,看下执行效果
class Dog(object):
    name = "我是类变量"
    def __init__(self,name):
        self.name = name
 
    @classmethod
    def eat(self):
        print("%s is eating" % self.name)
 
 
 
d = Dog("ChenRonghua")
d.eat()
 
 
#执行结果
 
我是类变量 is eating

5. 属性方法　　

属性方法的作用就是通过@property把一个方法变成一个静态属性
class Dog(object):
 
    def __init__(self,name):
        self.name = name
 
    @property
    def eat(self):
        print(" %s is eating" %self.name)
 
 
d = Dog("ChenRonghua")
d.eat()
调用会出以下错误， 说NoneType is not callable, 因为eat此时已经变成一个静态属性了， 不是方法了， 想调用已经不需要加()号了，直接d.eat就可以了
Traceback (most recent call last):
 ChenRonghua is eating
  File "/Users/jieli/PycharmProjects/python基础/自动化day7面向对象高级/属性方法.py", line 16, in <module>
    d.eat()
TypeError: 'NoneType' object is not callable
正常调用如下
d = Dog("ChenRonghua")
d.eat
 
输出
 ChenRonghua is eating
好吧，把一个方法变成静态属性有什么卵用呢？既然想要静态变量，那直接定义成一个静态变量不就得了么？well, 以后你会需到很多场景是不能简单通过 定义 静态属性来实现的， 比如 ，你想知道一个航班当前的状态，是到达了、延迟了、取消了、还是已经飞走了， 想知道这种状态你必须经历以下几步:
1. 连接航空公司API查询
2. 对查询结果进行解析 
3. 返回结果给你的用户
因此这个status属性的值是一系列动作后才得到的结果，所以你每次调用时，其实它都要经过一系列的动作才返回你结果，但这些动作过程不需要用户关心， 用户只需要调用这个属性就可以，明白 了么？
class Flight(object):
    def __init__(self,name):
        self.flight_name = name

    def checking_status(self):
        print("checking flight %s status " % self.flight_name)
        return  1
    @property
    def flight_status(self):
        status = self.checking_status()
        if status == 0 :
            print("flight got canceled...")
        elif status == 1 :
            print("flight is arrived...")
        elif status == 2:
            print("flight has departured already...")
        else:
            print("cannot confirm the flight status...,please check later")

f = Flight("CA980")
f.flight_status
航班查询
cool , 那现在我只能查询航班状态， 既然这个flight_status已经是个属性了， 那我能否给它赋值呢？试试吧
f = Flight("CA980")
f.flight_status
f.flight_status =  2
输出， 说不能更改这个属性，我擦。。。。，怎么办怎么办。。。 
checking flight CA980 status
flight is arrived...
Traceback (most recent call last):
  File "/Users/jieli/PycharmProjects/python基础/自动化day7面向对象高级/属性方法.py", line 58, in <module>
    f.flight_status =  2
AttributeError: can't set attribute
当然可以改， 不过需要通过@proerty.setter装饰器再装饰一下，此时 你需要写一个新方法， 对这个flight_status进行更改。
class Flight(object):
    def __init__(self,name):
        self.flight_name = name

    def checking_status(self):
        print("checking flight %s status " % self.flight_name)
        return  1

    @property
    def flight_status(self):
        status = self.checking_status()
        if status == 0 :
            print("flight got canceled...")
        elif status == 1 :
            print("flight is arrived...")
        elif status == 2:
            print("flight has departured already...")
        else:
            print("cannot confirm the flight status...,please check later")
    
    @flight_status.setter #修改
    def flight_status(self,status):
        status_dic = {
: "canceled",
:"arrived",
: "departured"
        }
        print("33[31;1mHas changed the flight status to 33[0m",status_dic.get(status) )
    @flight_status.deleter  #删除
    def flight_status(self):
        print("status got removed...")
f = Flight("CA980")
f.flight_status
f.flight_status =  2 #触发@flight_status.setter 
del f.flight_status #触发@flight_status.deleter
注意以上代码里还写了一个@flight_status.deleter, 是允许可以将这个属性删除 

6. 类的特殊成员方法

1. __doc__　　表示类的描述信息

class Foo:
    """ 描述类信息，这是用于看片的神奇 """
 
    def func(self):
        pass
 
print Foo.__doc__
#输出：类的描述信息

2. __module__ 和  __class__ 

　　__module__ 表示当前操作的对象在那个模块

　　__class__     表示当前操作的对象的类是什么

class C:

    def __init__(self):
        self.name = 'wupeiqi'

from lib.aa import C

obj = C()
print obj.__module__  # 输出 lib.aa，即：输出模块
print obj.__class__      # 输出 lib.aa.C，即：输出类

3. __init__ 构造方法，通过类创建对象时，自动触发执行。

4.__del__ 析构方法，当对象在内存中被释放时，自动触发执行。

注：此方法一般无须定义，因为Python是一门高级语言，程序员在使用时无需关心内存的分配和释放，因为此工作都是交给Python解释器来执行，所以，析构函数的调用是由解释器在进行垃圾回收时自动触发执行的　　

 5. __call__ 对象后面加括号，触发执行。

注：构造方法的执行是由创建对象触发的，即：对象 = 类名() ；而对于 __call__ 方法的执行是由对象后加括号触发的，即：对象() 或者 类()()

class Foo:
 
    def __init__(self):
        pass
     
    def __call__(self, *args, **kwargs):
 
        print '__call__'
 
 
obj = Foo() # 执行 __init__
obj()       # 执行 __call__

6. __dict__ 查看类或对象中的所有成员

class Province:
 
    country = 'China'
 
    def __init__(self, name, count):
        self.name = name
        self.count = count
 
    def func(self, *args, **kwargs):
        print 'func'
 
# 获取类的成员，即：静态字段、方法、
print Province.__dict__
# 输出：{'country': 'China', '__module__': '__main__', 'func': <function func at 0x10be30f50>, '__init__': <function __init__ at 0x10be30ed8>, '__doc__': None}
 
obj1 = Province('HeBei',10000)
print obj1.__dict__
# 获取 对象obj1 的成员
# 输出：{'count': 10000, 'name': 'HeBei'}
 
obj2 = Province('HeNan', 3888)
print obj2.__dict__
# 获取 对象obj1 的成员
# 输出：{'count': 3888, 'name': 'HeNan'}

7.__str__ 如果一个类中定义了__str__方法，那么在打印 对象 时，默认输出该方法的返回值。

class Foo:
 
    def __str__(self):
        return 'alex li'
 
 
obj = Foo()
print obj
# 输出：alex li

8.__getitem__、__setitem__、__delitem__ 用于索引操作，如字典。以上分别表示获取、设置、删除数据

class Foo(object):
 
    def __getitem__(self, key):
        print('__getitem__',key)
 
    def __setitem__(self, key, value):
        print('__setitem__',key,value)
 
    def __delitem__(self, key):
        print('__delitem__',key)
 
 
obj = Foo()
 
result = obj['k1']      # 自动触发执行 __getitem__
obj['k2'] = 'alex'   # 自动触发执行 __setitem__
del obj['k1']   

9. __new__ __metaclass__

class Foo(object):
 
    def __init__(self,name):
        self.name = name
 
 
f = Foo("alex")

上述代码中，obj 是通过 Foo 类实例化的对象，其实，不仅 obj 是一个对象，Foo类本身也是一个对象，因为在Python中一切事物都是对象。

如果按照一切事物都是对象的理论：obj对象是通过执行Foo类的构造方法创建，那么Foo类对象应该也是通过执行某个类的 构造方法 创建。
print type(f) # 输出：<class '__main__.Foo'>     表示，obj 对象由Foo类创建
print type(Foo) # 输出：<type 'type'>              表示，Foo类对象由 type 类创建

所以，f对象是Foo类的一个实例，Foo类对象是 type 类的一个实例，即：Foo类对象 是通过type类的构造方法创建。

那么，创建类就可以有两种方式：

a). 普通方式 

class Foo(object):
  
    def func(self):
        print 'hello alex'

b). 特殊方式

def func(self):
    print 'hello wupeiqi'
  
Foo = type('Foo',(object,), {'func': func})
#type第一个参数：类名
#type第二个参数：当前类的基类
#type第三个参数：类的成员

def func(self):
    print("hello %s"%self.name)

def __init__(self,name,age):
    self.name = name
    self.age = age
Foo = type('Foo',(object,),{'func':func,'__init__':__init__})

f = Foo("jack",22)
f.func()

加上构造方法

So，记住，类是由 type 类实例化产生

那么问题来了，类默认是由 type 类实例化产生，type类中如何实现的创建类？类又是如何创建对象？

答：类中有一个属性 __metaclass__，其用来表示该类由 谁 来实例化创建，所以，我们可以为 __metaclass__ 设置一个type类的派生类，从而查看 类 创建的过程。

class MyType(type):
    def __init__(self,*args,**kwargs):

        print("Mytype __init__",*args,**kwargs)

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        print("Mytype __call__", *args, **kwargs)
        obj = self.__new__(self)
        print("obj ",obj,*args, **kwargs)
        print(self)
        self.__init__(obj,*args, **kwargs)
        return obj

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        print("Mytype __new__",*args,**kwargs)
        return type.__new__(cls, *args, **kwargs)

print('here...')
class Foo(object,metaclass=MyType):


    def __init__(self,name):
        self.name = name

        print("Foo __init__")

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        print("Foo __new__",cls, *args, **kwargs)
        return object.__new__(cls)

f = Foo("Alex")
print("f",f)
print("fname",f.name)

自定义元类

类的生成 调用 顺序依次是 __new__ --> __init__ --> __call__

 metaclass 详解文章：http://stackoverflow.com/questions/100003/what-is-a-metaclass-in-python 得票最高那个答案写的非常好

7. 反射

通过字符串映射或修改程序运行时的状态、属性、方法, 有以下4个方法

def getattr(object, name, default=None): # known special case of getattr
    """
    getattr(object, name[, default]) -> value
    
    Get a named attribute from an object; getattr(x, 'y') is equivalent to x.y.
    When a default argument is given, it is returned when the attribute doesn't
    exist; without it, an exception is raised in that case.
    """
    pass

getattr(object, name, default=None)

判断object中有没有一个name字符串对应的方法或属性

def delattr(x, y): # real signature unknown; restored from __doc__
    """
    Deletes the named attribute from the given object.
    
    delattr(x, 'y') is equivalent to ``del x.y''
    """

delattr(x, y)

def delattr(x, y): # real signature unknown; restored from __doc__
    """
    Deletes the named attribute from the given object.
    
    delattr(x, 'y') is equivalent to ``del x.y''
    """

class Foo(object):
 
    def __init__(self):
        self.name = 'wupeiqi'
 
    def func(self):
        return 'func'
 
obj = Foo()
 
# #### 检查是否含有成员 ####
hasattr(obj, 'name')
hasattr(obj, 'func')
 
# #### 获取成员 ####
getattr(obj, 'name')
getattr(obj, 'func')
 
# #### 设置成员 ####
setattr(obj, 'age', 18)
setattr(obj, 'show', lambda num: num + 1)
 
# #### 删除成员 ####
delattr(obj, 'name')
delattr(obj, 'func')

动态导入模块

import importlib
 
__import__('import_lib.metaclass') #这是解释器自己内部用的
#importlib.import_module('import_lib.metaclass') #与上面这句效果一样，官方建议用这个

 

作业：开发一个支持多用户在线的FTP程序

要求：

1. 用户加密认证
2. 允许同时多用户登录
3. 每个用户有自己的家目录 ，且只能访问自己的家目录
4. 对用户进行磁盘配额，每个用户的可用空间不同
5. 允许用户在ftp server上随意切换目录
6. 允许用户查看当前目录下文件
7. 允许上传和下载文件，保证文件一致性
8. 文件传输过程中显示进度条
9. 附加功能：支持文件的断点续传