学习python第九天

1、多态

面向对象三大特性

1. 封装 根据 职责 将 属性 和 方法封装 到一个抽象的 类 中

   • 定义类的准则

2. 继承实现代码的重用，相同的代码不需要重复的编写

   • 设计类的技巧
   • 子类针对自己特有的需求，编写特定的代码

3. 多态 不同的 子类对象 调用相同的 父类方法，产生不同的执行结果

   • 多态 可以 增加代码的灵活度
   • 以 继承 和 重写父类方法 为前提
   • 是调用方法的技巧，不会影响到类的内部设计

1.1　　多态案例

class Dog(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    def game(self):
        print("%s 蹦蹦跳跳的玩耍..." % self.name)

class XiaoTianDog(Dog):
    def game(self):
        print("%s 飞到天上去玩耍..." % self.name)

class Person(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    def game_with_dog(self, dog):
        print("%s 和 %s 快乐的玩耍..." % (self.name, dog.name))
        # 让狗玩耍
        dog.game()

# 1. 创建一个狗对象
# wangcai = Dog("旺财")
wangcai = XiaoTianDog("飞天旺财")
# 2. 创建一个小明对象
xiaoming = Person("小明")
# 3. 让小明调用和狗玩的方法
xiaoming.game_with_dog(wangcai)

案例小结

• Person 类中只需要让 狗对象 调用 game 方法，而不关心具体是 什么狗
  • game 方法是在 Dog 父类中定义的
• 在程序执行时，传入不同的 狗对象 实参，就会产生不同的执行效果

2、类属性和类方法

2.1　　类的结构

术语 —— 实例

1. 使用面相对象开发，第 1 步 是设计 类
2. 使用 类名() 创建对象，创建对象 的动作有两步：
   • 在内存中为对象 分配空间
   • 调用初始化方法 __init__ 为 对象初始化
3. 对象创建后，内存 中就有了一个对象的 实实在在 的存在 —— 实例

结论

• 每一个对象 都有自己 独立的内存空间，保存各自不同的属性
• 多个对象的方法，在内存中只有一份，在调用方法时，需要把对象的引用 传递到方法内部

类是一个特殊的对象

• 在程序运行时，类 同样 会被加载到内存
• 在 Python 中，类 是一个特殊的对象 —— 类对象
• 在程序运行时，类对象 在内存中 只有一份，使用 一个类 可以创建出 很多个对象实例
• 除了封装 实例 的 属性 和 方法外，类对象 还可以拥有自己的 属性 和 方法
  1. 类属性
  2. 类方法
• 通过 类名. 的方式可以 访问类的属性 或者 调用类的方法

2.2　　类属性和实例属性

概念和使用

• 类属性 就是给 类对象 中定义的 属性
• 通常用来记录 与这个类相关 的特征
• 类属性 不会用于记录 具体对象的特征

class Tool(object):
    # 使用赋值语句，定义类属性，记录创建工具对象的总数
    count = 0
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        # 针对类属性做一个计数+1
        Tool.count += 1


# 创建工具对象
tool1 = Tool("斧头")
tool2 = Tool("榔头")
tool3 = Tool("铁锹")
# 知道使用 Tool 类到底创建了多少个对象?
print("现在创建了 %d 个工具" % Tool.count)

属性的获取机制（科普）

• 在 Python 中 属性的获取 存在一个 向上查找机制

• 因此，要访问类属性有两种方式：
  1. 类名.类属性
  2. 对象.类属性 （不推荐，类属性是类的特征，不是对象的特征）

注意（重点重点！！！）

• 如果使用 对象.类属性 = 值 赋值语句，只会 给对象添加一个属性，而不会影响到 类属性的值

2.3　　类方法和静态方法

类方法

• 类属性 就是针对 类对象 定义的属性
  • 使用 赋值语句 在 class 关键字下方可以定义 类属性
  • 类属性 用于记录 与这个类相关 的特征
• 类方法 就是针对 类对象 定义的方法
  • 在 类方法 内部可以直接访问 类属性 或者调用其他的 类方法

@classmethod
def show_tool_count(cls):
    """显示工具对象的总数"""
    print("工具对象的总数 %d" % cls.count)

• 类方法需要用 修饰器 @classmethod 来标识，告诉解释器这是一个类方法
• 类方法的 第一个参数 应该是 cls
  • 由 哪一个类 调用的方法，方法内的 cls 就是 哪一个类的引用
  • 这个参数和 实例方法 的第一个参数是 self 类似
  • 提示 使用其他名称也可以，不过习惯使用 cls
• 通过 类名. 调用 类方法，调用方法时，不需要传递 cls 参数
• 在方法内部
  • 可以通过 cls.访问类的属性
  • 也可以通过 cls.调用其他的类方法

静态方法

• 在开发时，如果需要在 类 中封装一个方法，这个方法：

  • 既 不需要 访问 实例属性 或者调用 实例方法
  • 也 不需要 访问 类属性 或者调用 类方法

• 这个时候，可以把这个方法封装成一个 静态方法

class Dog(object):
    # 狗对象计数
    dog_count = 0
    
    @staticmethod
    def run():
        # 不需要访问实例属性也不需要访问类属性的方法
        print("狗在跑...")

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

• 静态方法 需要用 修饰器 @staticmethod 来标识，告诉解释器这是一个静态方法
• 通过 类名. 调用 静态方法

 3、单例设计模式

• 设计模式

  • 设计模式 是 前人工作的总结和提炼，通常，被人们广泛流传的设计模式都是针对 某一特定问题 的成熟的解决方案
  • 使用 设计模式 是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性

• 单例设计模式

  • 目的 —— 让 类 创建的对象，在系统中 只有唯一的一个实例
  • 每一次执行 类名() 返回的对象，内存地址是相同的

3.1　　__new__ 方法

• 使用 类名() 创建对象时，Python 的解释器 首先 会 调用 __new__ 方法为对象 分配空间
• __new__ 是一个 由 object 基类提供的 内置的静态方法，主要作用有两个：
  • 在内存中为对象 分配空间
  • 返回 对象的引用
• Python 的解释器获得对象的 引用 后，将引用作为 第一个参数，传递给 __init__ 方法

重写 __new__ 方法 的代码非常固定！

• 重写 __new__ 方法 一定要 return super().__new__(cls)
• 否则 Python 的解释器 得不到 分配了空间的 对象引用，就不会调用对象的初始化方法（所以说是我们在做扩展）
• 注意：__new__ 是一个静态方法，在调用时需要 主动传递 cls 参数

3.2　　Python 中的单例

 单例 —— 让 类 创建的对象，在系统中 只有 唯一的一个实例

1. 定义一个 类属性，初始值是 None，用于记录 单例对象的引用
2. 重写 __new__ 方法
3. 如果 类属性is None，调用父类方法分配空间，并在类属性中记录结果
4. 返回 类属性 中记录的 对象引用

class MusicPlayer(object):
    # 定义类属性记录单例对象引用
    instance = None

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        # 1. 判断类属性是否已经被赋值
        if cls.instance is None:
            cls.instance = super().__new__(cls)
        # 2. 返回类属性的单例引用
        return cls.instance

只执行一次初始化工作

• 在每次使用 类名() 创建对象时，Python 的解释器都会自动调用两个方法：
  • __new__ 分配空间
  • __init__ 对象初始化
• 在上一小节对 __new__ 方法改造之后，每次都会得到 第一次被创建对象的引用
• 但是：初始化方法还会被再次调用

解决办法

1. 定义一个类属性 init_flag 标记是否 执行过初始化动作，初始值为 False
2. 在 __init__ 方法中，判断 init_flag，如果为 False 就执行初始化动作
3. 然后将 init_flag 设置为 True
4. 这样，再次 自动 调用 __init__ 方法时，初始化动作就不会被再次执行 了

class MusicPlayer(object):
    # 记录第一个被创建对象的引用
    instance = None
    # 记录是否执行过初始化动作
    init_flag = False

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        # 1. 判断类属性是否是空对象
        if cls.instance is None:
            # 2. 调用父类的方法，为第一个对象分配空间
            cls.instance = super().__new__(cls)
        # 3. 返回类属性保存的对象引用
        return cls.instance

    def __init__(self):
        if not MusicPlayer.init_flag:
            print("初始化音乐播放器")
            MusicPlayer.init_flag = True

# 创建多个对象
player1 = MusicPlayer()
print(player1)
player2 = MusicPlayer()
print(player2)