python面相对象进阶

1. 类的成员

python 类的成员有三种：字段、方法、属性

字段

字段包括：普通字段和静态字段，他们在定义和使用中有所区别，而最本质的区别是内存中保存的位置不同，

• 普通字段
  属于对象，只有对象创建之后，才会有普通字段，而且只能通过对象来调用

• 静态字段
  属于类，解释器在加载代码的时候已经创建，对象和类都可以调用

• 例子：

  class Province:
    country = '中国'           #静态字段
    def __init__(self,name):
        self.name = name            #普通字段
  
  #调用字段：
  obj = Province('河南')   #创建对象
  res1 = obj.name   #对象调用普通字典
  res2 = obj.country    #对象调用静态字段
  print('对象调用普通字典:',res1)
  print('对象调用静态字段:',res2)
  
  res3 = Province.country   #类调用静态字段
  res4 = Province.name    #类调用普通字段，会报错
  
  print('类调用静态字段:',res3)
  print('类调用普通字段:',res4)   #报错
  
  输出结果：
  对象调用普通字典: 河南
  对象调用静态字段: 中国
  类调用静态字段: 中国
  Traceback (most recent call last):
  File "D:/study-file/git/gitlab/study/code/day08/成员.py", line 24, in <module>
  res4 = Province.name  # 类调用普通字段，会报错
  AttributeError: type object 'Province' has no attribute 'name'
  因为对象没有创建，所以在内存中并没有name这个字段，所以，类直接调用会报错

• 总结：

  静态字段在内存中只保存一份
  普通字段在每个对象中都要保存一份
  应用场景： 通过类创建对象时，如果每个对象都具有相同的字段，那么就使用静态字段。普通字段只能用对象访问，静态字段对象和类都可以访问(优先使用类访问)

方法

方法包括：普通方法、静态方法和类方法，三种方法在内存中都归属于类，区别在于调用方式不同

• 普通方法

  属于类,由对象去调用执行,参数至少有一个self，执行普通方法时，自动将调用该方法的对象赋值给self；

• 静态方法

  属于类,由类直接调用.当方法内部不需要对象中封装的值时,可以将方法写成静态，并且使用 @staticmethoe装饰,并且参数中不带self,参数可有可无

• 类方法

  静态方法的特殊形式,至少有一个cls参数 由类执行 @classmethoe装饰，执行类方法时，自动将调用该方法的类复制给cls

• 举例：

  class Province:
      country = '中国'  # 静态字段
  
      def __init__(self, name):
          self.name = name  # 普通字段
  
      def show(self):             #普通方法
          print(self.country,self.name)
  
      @staticmethod
      def f1(arg):                    #静态方法
          print(arg)
  
      @classmethod
      def f2(cls):            #类方法   cls为类名
         print(cls)
  
   # 调用字段：
  obj = Province('河南')  # 创建对象
  obj.show()        #类调用普通方法执行
  obj.f1('对象调用静态方法执行')
  Province.f1('类调用静态方法执行')
  Province.f2()    #类调用类方法执行，返回类名
  
  执行结果：
  中国 河南
  对象调用静态方法执行
  类调用静态方法执行
  <class '__main__.Province'>

• 总结
  相同点：对于所有的方法而言，均属于类（非对象）中，所以，在内存中也只保存一份。

  不同点：方法调用者不同、调用方法时自动传入的参数不同。

属性

属性是普通方法的变种，使用 @property来装饰，所以具有方法的表现形式,使用字段调用的方法来调用方法，所以也具有字段的访问形式。由对象来调用

• 属性的基本使用

  class Province:
      country = '中国'  # 静态字段
  
      def __init__(self, name):
          self.name = name  # 普通字段
  
      def show(self):             #普通方法
          print(self.country,self.name)
  
      @staticmethod
      def f1(arg):                    #静态方法
          print(arg)
  
      @classmethod
      def f2(cls):            #类方法   cls为类名
          print(cls)
  
      @property
      def f3(self):  # 属性
          print(self.name)
  
      @f3.deleter
      def f3(self):
          print('del  f3')
  
      @f3.setter
      def f3(self,arg):
          print('set f3',arg)
   #调用属性
  obj = Province('河南')  # 创建对象
  obj.f3    #调用属性,自动执行@f3.getter装饰的方法   此形态类似于静态字段的调用
  del obj.f3   #自动执行@f3.deleter装饰的方法，类似于静态字段的del
  obj.f3 = '123'  #自动执行@f3.setter装饰的方法，类似静态字段的set方法
  
  执行结果：
  河南
  del  f3
  set f3 123

  从执行结果中可以看出，常规类中方法的调用是obj.方法()的形式，但是此时调用属性是obj.方法,不加括号，这种形式和静态字段调用的形式一样，所以说有静态字段的调用方法；而在代码中看，属性的表现形式都是普通方法的形式，即函数，然后使用property来装饰，所以说有普通方法的表现形式

• 属性的表现形式

  • 装饰器：

  即在一个方法上应用@property装饰器，使方法变为一个属性

  class Foo：
        @property
        def f1(self):
            pass
        @f1.deleter
        def f1(self):
            pass
         @f1.setter
         def f3(self):
            pass

  
  
   * 静态字段： 在类中定义値为property对象的静态字段
  
  
  

  class Province:
      country = '中国'  # 静态字段
  
      def __init__(self, name):
          self.name = name  # 普通字段
  
      def show(self):             #普通方法
          print(self.country,self.name)
  
      @staticmethod
      def f1(arg):                    #静态方法
          print(arg)
  
      @classmethod
      def f2(cls):            #类方法   cls为类名
          print(cls)
  
      def f4(self):
          print(1234)
  
      def f5(self,arg):
          print('执行set')
  
      def f6(self):
          print('执行del')
  
      foo = property(fget=f4, fset=f5, fdel=f6)  # 属性的静态字段表达方式
  #调用属性
  obj = Province('河南')  # 创建对象
  obj.foo    #自动执行f4方法
  del obj.foo  #自动执行f6方法
  obj.foo = '123'   #自动执行f5方法
  
  输出结果：
  1234
  执行del
  执行set

• 总结：

  属性存在意义是：访问属性时可以制造出和访问字段完全相同的假象，按字段的操作来执行对象类中定义的属性中特定的方法，如执行obj.foo会自动执行f4方法，del obj.foo 会自动执行f6方法，此映射关系都使用foo = property(fget=f4, fset=f5, fdel=f6)定义好，属性只是伪造了字段的操作方式而已，不会删除对应的东西，只是根据字段的操作方式来执行对应的方法，而具体执行什么方法，方法有什么功能，这都是自己灵活定义
  属性由方法变种而来，如果Python中没有属性，方法完全可以代替其功能。

2. 类的成员修饰符

类的成员修饰符使用类的所有成员，包括如下：

• 公有：在任何地方都能访问和调用

• 私有：只能在类内部进行调用

• 定义:私有成员命名时，前两个字符是下划线。（特殊成员除外，例如：__init__、__call__、__dict__ 等）

  class Foo:
      contry = 'china'       #公有静态字段
      __contry1 = 'china'     #私有静态字段
  
      def __init__(self,name):
          self.name = name    #公有普通字段
          self.__name1 = name   #私有普通字段
  
      def __f1(self):         #私有方法
          print(self.name)
  
      def f2(self):           #公有方法
          print(self.__contry)
          self.__f1()

• 特例
  如果想要强制访问私有字段，可以通过 对象._类名__ 私有成员名访问
  如：obj._Foo__f1, obj_Foo__contry1, 不建议强制访问私有成员

3. 类的特殊成员

python的特殊成员是采用__方法名__ 表示含有特殊意义的成员

• __init__ 构造方法，该方法在对象创建时自动创建

  class Foo:
    def __init__(self,name):
        self.name = name    #公有普通字段

• __del__ 析构方法。

当对象在内存中被释放时，自动触发执行，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

• __doc__ 表示类的描述信息

  class Foo:
    """ 描述类信息，牛逼的python """

    def func(self):
        pass

print(Foo.__doc__) #输出：类的描述信息
输出结果：
    描述类信息，牛逼的python

• __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 Foo:
    def f1(self):
        pass


  from test import Foo

  obj = Foo()
  print(obj.__class__)
  print(obj.__module__)

  输出：
  <class 'test.Foo'>
  test

• __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__

• __dict__ 类或对象中的所有成员

 class Foo:
    def __init__(self):
        self.name = 123
    def f1(self):
        pass

print(Foo.__dict__)   #打印类的所有成员
obj = Foo()
print(obj.__dict__)     #打印对象中的所有成员

输出结果：
{'__init__': <function Foo.__init__ at 0x01FA1348>, '__module__': '__main__', '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Foo' objects>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Foo' objects>, '__doc__': None, 'f1': <function Foo.f1 at 0x01FA11E0>}
{'name': 123}

• __str__ 指定print对象的时候输出的内容

class Foo:
    def __init__(self):
        self.name = 123
    def f1(self):
        pass
    def __str__(self):
        return  "打印对象输出结果"    


obj = Foo()
print(obj)     #打印对象

输出结果：
打印对象输出结果

• __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:
   def __init__(self):
       self.name = 123
   def __getitem__(self, item):
       print('__getitem__',item)
   def __delitem__(self, key):
       print('__delitem',key)
   def __setitem__(self, key, value):
       print('__setitem__',key,value)


obj = Foo()
result = obj['k1']      # 自动触发执行 __getitem__
obj['k2'] = 'hahhahhhha'   # 自动触发执行 __setitem__
del obj['k1']               ## 自动触发执行 __delitem__

输出结果：
__getitem__ k1
__setitem__ k2 hahhahhhha
__delitem k1

• __iter__ 用于迭代器，之所以列表、字典、元组可以进行for循环，是因为类型内部定义了 iter

class Foo:
   def __init__(self,num):
       self.num = num

   def __iter__(self):
       i = 1
       while True:
           if i <= self.num:
               yield i
               i += 1
           else:
               break


  obj = Foo(4)
  for i in obj:
      print(i)

  输出结果：
  1
  2
  3
  4

以上是常用的特殊成员，还有很多不常用的，不在举例

4. 面向对象其他

• isinstance(obj, cls)

  检查是否obj是否是类 cls 的对象

class Foo(object):
    pass

obj = Foo()

isinstance(obj, Foo)

• issubclass(sub, super)

检查sub类是否是 super 类的派生类

class Foo(object):
    pass

class Bar(Foo):
    pass

issubclass(Bar, Foo)

• 执行父类的方法

默认情况下当子类和父类的方法一样时，优先执行子类的方法，如下：

class Foo:
  def f1(self):
      print('Foo.f1')


class Bar(Foo):
  def f1(self):
      print('Bar.f1')

obj = Bar()
obj.f1()
输出结果：
Bar.f1

如果想要强制执行父类的方法呢？可以使用super(子类名,self).父类方法 格式如下：

class Foo:
    def f1(self):
        print('Foo.f1')


class Bar(Foo):
    def f1(self):
        super(Bar,self).f1()           #使用super 来强制执行父类的f1方法
        print('Bar.f1')


obj = Bar()
obj.f1()
输出结果：
Foo.f1        #执行父类f1的结果
Bar.f1

• 应用1，扩展原来代码的功能

  需求：一个开源的web框架，在保证不改变源码的情况下，个性定制自己的环境，适应需求。这就用到了类的继承，我新扩展的功能是在原来功能的基础上进行扩展的，所以，我只需要将新功能类继承源代码的相关功能类，然后使用super强制执行父类的方法，实现基本功能，最后在新类中扩展基本功能即可。此区别于装饰器，使用装饰器需要在原来的类上应用装饰器，那就改变了源码

  #这是源代码类，实现打印输出
  class Foo:
  def f1(self):
      print('源代码')
      print('基本功能执行完毕')

  如果我要扩展该功能，需要在每次f1执行前打印一个start，执行结束之后，打印一个end，看下面代码

  from test import Foo #从源代码中导入Foo类
  
  
  class New(Foo):
      def f1(self):
          print('===start====')
          super(New,self).f1()
          print('===end===')

  前端调用的时候，我直接调用自己创建的类即可，这就实现了基本的扩展，也不改变源代码

  obj = New()
  obj.f1()
  输出效果：
  ===start====
  源代码
  基本功能执行完毕
  ===end===

  • 应用2 实现有序字典

  字典key 的排序是无序的，如果要实现一个有序字典，可以根据类的继承来自己写一个有序字典类
  实现思路：
  1.继承dict类，使新定义的类有dict的所有方法
  2.定一个列表，用来存放字典中的key，输出的时候循环这个列表，那么这个字典就变成有序输出
  3.使用__setitem__特殊方法实现可以自定义key value
  4.使用__str__特殊方法实现print字典

  代码如下：

  class Mydict(dict):
  
  def __init__(self):
      self.li = []
      super(Mydict,self).__init__()
  def __setitem__(self, key, value):              #获取obj['k1'] = 'v1'形式的赋值
      self.li.append(key)                   #将key存入列表
      super(Mydict, self).__setitem__(key,value)      #强制执行父类的__setitem__，实现字典功能
  
  def __str__(self):  
      temp  = []
      for key in self.li:             #循环列表中的key
          value = self.get(key)
          temp.append("'%s':%s" % (key,value))  #将key value 组成元组存入一个临时列表
      ret = "{" + ','.join(temp) + '}'    #join 来替换key value中间的空格为冒号：，并拼接成字典形式
      return ret

  下面来测试

  obj = Mydict() #创建一个字典
  obj['k1'] = 'v1' #字典key value赋值
  obj['k2'] = 'v2'
  print(obj) #打印字典
  print(type(obj)) #打印类型
  
  输出：
  {'k1':v1,'k2':v2}
  <class '__main__.Mydict'>

  
  
  

5. 设计模式-单例模式

单例模式指的是是多个对象创建时，如果每次都需要创建一个实例，在通过该实例去执行指定的方法，这样每次频繁的创建实例，对内存的读写消耗很大，如果将他们共同的实例，通过一种判断机制，如果实例不存在，则创建实例，然后调用某个方法；如果实例存在，则直接调用某个方法，那么在内存中就仅仅保留了一份实例，这样岂不更好

看下面实例，如果class Mysql 是一个数据库连接池

  class Mysql:
      def __init__(self):
          self.host = 127.0.0.1
          self.port = 3306
          self.dbname = test
          self.user = jeck
          self.passwd = 123123
      def create(self):
          #执行create语句
          pass
      def delete(self):
          #执行delete语句
          pass

如果用户需要操作数据库，那么需要进行下面操作

user1 = Mysql()
user1.create()

user2 = Mysql()
user2.delete()

发现，每来一个用户，都需要创建一个地址池实例，然后执行某个方法，这样在高并发的网站，直接就崩溃了
换种思路，如果，我只创建一个地址池对象，用户请求来之后，先进行判断，没有实例的话，就创建，有的话就直接使用，岂不更高效。

class Mysql:
      instance = False
      def __init__(self):
          self.host = '127.0.0.1'
          self.port = 3306
          self.dbname = 'test'
          self.user = 'jeck'
          self.passwd = '123123'

      def create(self):
          # 执行create语句
          pass

      def delete(self):
          # 执行delete语句
          pass
      @classmethod
      def get_instance(cls):
          if cls.instance:                 #判断instence 是否有値，如果有的话，直接返回
              return cls.instance
          else:
              obj = cls()              #instence没有値的话，创建对象，并将对象赋给instence
              cls.instance = obj
              return obj

  obj1 = Mysql()       #多例模式
  obj2 = Mysql()      #多例模式


  obj3 = Mysql.get_instance()     #单例模式
  obj4 = Mysql.get_instance()      #单例模式


  #打印内存地址
  print('多例模式:',obj1)
  print('多例模式:',obj2)
  print('单例模式:',obj3)
  print('单例模式:',obj4)

  输出结果：
  多例模式: <__main__.Mysql object at 0x013AAC70>
  多例模式: <__main__.Mysql object at 0x013AACD0>
  单例模式: <__main__.Mysql object at 0x013AAD30>
  单例模式: <__main__.Mysql object at 0x013AAD30>

发现使用单例模式后，第二次创建的对象和第一次创建的对象内存地址是一样的，即使再有成千上万后实例，其都是公用的一个连接池
总结：单利模式存在的目的是保证当前内存中仅存在单个实例，避免内存浪费！！