Python基础学习13--面向对象

面向对象

面向对象概述：

类和对象的概念：

•   类 ： 抽象名词，用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。它定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法。对象是类的实例。

•   对象 ： 具体的事物，通过类定义的数据结构实例。对象包括两个数据成员（类变量和实例变量）和方法。

•   类跟对象的关系：

　　　　-> 一个是抽象，代表一大类事物------比如：人类，动物，花，等等。。

　　　　->一个是具象，代表了一类事物中具体的的某一个个体------比如：人类中的张三、李四、王五等。。

类的内容：

•   表明事物的特征，称为属性（变量）

•   表明事物功能或动作，称为成员方法（函数）

类

类的定义：

•   必须使用class关键字------函数使用的是def

•   class后面跟 类的名称

•   类是由属性和方法构成

•   成员的属性定义可以直接使用变量赋值，如果没有值，可使用None

类的命名：

•   遵守变量命名规范：https://www.cnblogs.com/wilson-5133/p/9842843.html

•   大驼峰：由一个或多个单词构成，每个单词的首字母大写，单词跟单词之间直接相连

•   可以通过默认内置变量检查类和对象的所有成员

　　　　1. 对象所有成员检查

　　　　　　# dict前后各有两个下划线

　　　　　　obj.__dict__

　　　　2. 类所有成员检查

　　　　　　class_name.__dict__

代码实例如下：

# 定以一个学生类，用来形容学生
# 定义一个空的类
class Student():
    # 一个空类，pass代表直接跳过
    # 此处pass必须有
    pass

# 实例化类
# 变量 = 类名()
Tom = Student()

# 在定义一个类，用来描述学习Python的学生
class PythonStudent():

    # 用None给不确定的值赋值
    name = None
    age = 18
    course = "Python"

    # 需要注意
    # 1. def doHomework的缩进层级
    # 2. 系统默认有一个self参数
    def doHomework(self):
        print("我在做作业")
        # 推荐在函数末尾使用return语句
        return None

# 实例化一个叫wilson的学生，是一个具体的人
wilson = PythonStudent()

# 访问对象成员
print('wilson.name:',wilson.name)
print('wilson.age :',wilson.age)

# 注意成员函数的调用没有传递进入参数
wilson.doHomework()

print('wilson.__dict__:',wilson.__dict__)
print('PythonStudent.__dict__:',PythonStudent.__dict__)

wilson.name = 'Null'
wilson.age = 16

print('wilson.__dict__:',wilson.__dict__)
print('PythonStudent.__dict__:',PythonStudent.__dict__)

输出结果如下：

wilson.name: None
wilson.age : 18
我在做作业

wilson.__dict__: {}
PythonStudent.__dict__: {'__module__': '__main__', 'name': None, 'age': 18, 'course': 'Python', 'doHomework': <function PythonStudent.doHomework at 0x02B114F8>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'PythonStudent' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'PythonStudent' objects>, '__doc__': None}

wilson.__dict__: {'name': 'Null', 'age': 16}
PythonStudent.__dict__: {'__module__': '__main__', 'name': None, 'age': 18, 'course': 'Python', 'doHomework': <function PythonStudent.doHomework at 0x02B114F8>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'PythonStudent' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'PythonStudent' objects>, '__doc__': None}

关于self

•   self在对象的方法中表示当前对象本身，如果通过对象调用一个方法，那么该对象会自动传入到当前方法 的第一个参数中

•   self并不是关键字，只是一个用于接收对象的普通参数，理论上可以用任何一个普通变量名代替

•    方法中有self形参的方法称为非绑定类的方法，可以通过对象访问， 没有self的是绑定类的方法， 只能通过类访问

•    使用类访问绑定类的方法时， 如果类方法中需要访问当前类的成员，可以通过 __class__成员名来访问

代码实例如下： 

class Teacher():
    name = "Jack"
    age = 33

    def Math(self):
        self.name = "Tony"
        self.age = 31
        print("My name is {0}".format(self.name))

        # 调用类的成员变量需要用 __class__
        print("My age is {0}".format(__class__.age))

    def English():
        print(__class__.name)
        print(__class__.age)
        print("Are u ok?")

t = Teacher()
t.Math()

# 调用绑定类函数使用类名
Teacher.English()

输出结果如下：　

My name is Tony
My age is 33

Jack
33
Are u ok?

 面向对象的三大特性

•   封装
•   集成
•   多态

封装

　　封装就是对对象的成员进行访问限制

　　封装的的3个级别：

1. 1. 公开、公共：Public
      • 公共的封装实际对成员没有任何操作，任何地方都可以访问
   2. 受保护的：Protected
      • 受保护的封装是将对象成员进行一定级别的封装，在类实例或者子类实例都可以进行访问，但是外部不可以访问
      • 封装方法：在成员前加1个下划线即可
   3. 私有的：Private
      
      • 私有成员是最高级别的封装，只能在当前类或对象中访问，在类的外部无法直接进行访问，包括子类
        
      • 在成员前面添加2个下划线即可

代码实例如下：

class Person():
    # name是共有的成员
    name = "Chinese"
    # sex是受保护的
    _sex = 'male'
    # __age就是私有变量
    __age = 18

    def Old(self):
        print('{} years old'.format(self.__age))

p = Person()
# name是公有变量
print('p.name:',p.name)

# sex是受保护的,可以在实例中调用
print('p._sex:',p._sex)

# 当前类或对象中可访问
p.Old()

# __age是私有变量，只能在当前的类或对象中访问，实例不能访问私有变量
print(p.__age)

输出结果如下：

p.name: Chinese

p._sex: male

18 years old　　　　# 只能通过当前类或对象访问

AttributeError: 'Person' object has no attribute '__language'　　　　# 不能直接访问私有变量

继承

　　继承就是一个类可以获得另外一个类中的成员属性和成员方法

　　作用：减少代码，增加代码的复用功能，同时可以设置类与类直接的关系

 　　继承与被继承的关系

• • 被继承的类称为父类，也叫基类、超类
  • 用于继承的类，称为子类，也叫派上类
  • 继承与被继承一定存在一个 is-a 的关系 

　　继承的特征：

• • 所有的类都继承自object类，即所有的类都是object类的子类
  • 子类一旦继承父类，则可以使用父类中除私有成员外所有的内容
  • 子类继承父类后并没有将父类成员完全赋值到子类中，而是通过引用关系访问调用
  • 子类可以定义独有的成员属性和方法
  • 子类中定义的成员如果和父类的成员相同，则优先使用子类成员
  • 子类如果想扩充父类的方法，可以在定义新方法的同时访问父类成员来进行代码重用，可以使用 [父类名.父类成员] 的格式来调用父类成员，也可以使用 super().父类成员 的格式调用

代码实例如下：

# 子类和父类定义同一个变量名称，则优先使用子类本身
# 人有工作的函数， 老师也有工作的函数，但老师的工作需要讲课
class Person():
    name = "NoName"
    age = 18
    __score = 0  # 考试成绩是秘密，只要自己知道
    _petname = "sec"  # 小名，是保护的，子类可以用，但不能公用

    def sleep(self):
        print("Sleeping ... ...")

    def work(self):
        print("show me the money")

# 父类写在括号内
class Teacher(Person):
    teacher_id = "9527"
    name = "Tony"

    def teach(self):
        print("Lecture to students")

    def work(self):
        # 扩充父类的功能只需要调用父类相应的函数
        # Person.work(self)
        # 扩充父类的另一种方法
        # super代表得到父类
        super().work()
        self.teach()

t = Teacher()
# 子类和父类定义同一个变量名称，则优先使用子类本身
print('t.name:',t.name)
# 扩充后，会调用父类和子类的方法
t.work()

输出结果如下：

t.name: Tony

# t.work()
show me the money　　　　　# 继承自父类Person的work()
Lecture to students　　　　#　子类Teacher扩充的work()

　　

　　继承变量函数的查找顺序问题：

• • 优先查找自身的变量
  • 如果没有，则查找父类
  • 构造函数如果子类中没有定义，则自动调用父类的构造函数
  • 如果子类有定义，则不向上查找

 　　构造函数

• • 是一类特殊的函数，在类进行实例化之前进行调用
  • 如果定义了构造函数，则实例化的时候使用自身的构造函数，不会查找父类的构造函数
  • 如果没有定义，会自动查找父类的构造函数
  • 如果子类没有定义，父类的构造函数带参数，则构造对象时的参数应该按照父类参数传参

代码实例如下：

# 例1：实例会直接调用构造函数
class Animal:
    pass

class Reptiles(Animal):     # Reptiles：爬行动物
    # __init__就是构造函数/构造方法
    # 每次实例化的时候，第一个被自动调用
    def __init__(self):
        print('这是Reptiles-Animal的子类')
# 实例化的时候，自动调用Reptiles的构造函数
R1 = Reptiles()

# 例2：如果子类中存在构造函数，则不会再向上查找
class Tortoise(Reptiles):   # Tortoise：乌龟
    def __init__(self,name):
        print('这是Tortoise-Reptiles的子类:{}'.format(name))
# 实例化的时候，自动调用Tortoise的构造函数
T1 = Tortoise('turtle')

class Snake(Reptiles):
    pass
# 实例化的时候，如果子类没有构造函数，所以会向上查找，即其父类-Reptiles
S1 = Snake()

class Terrapin(Tortoise):   # Terrapin：水龟
    pass

# 此时，由于Terrapin没有构造函数，则向上查找
# 因为Tortoise的构造函数需要2个参数，实例化的时候给了1个，报错
T2 = Terrapin()

输出结果如下：

# 实例化的时候，自动调用Reptiles的构造函数
# R1 = Reptiles()
这是Reptiles-Animal的子类

# 实例化的时候，自动调用Tortoise的构造函数
# T1 = Tortoise('turtle')
这是Tortoise-Reptiles的子类:turtle

# 实例化的时候，如果子类没有构造函数，所以会向上查找，即其父类-Reptiles
# S1 = Snake()
这是Reptiles-Animal的子类

# 子类没有构造函数，父类的构造函数需要2个参数，如果只传1个，会报错！
TypeError: __init__() missing 1 required positional argument: 'name'

　　单继承和多继承

• • 单继承：每个类只能继承一个类
  • 多继承：每个类允许继承多个类

　　单继承和多继承的优缺点

• • 单继承：
    • 优点：传承有序，逻辑清晰，语法简单，隐患少
    • 缺点：功能不饿能无限扩展，只能在当前唯一的继承链中扩展
  • 多继承：
    • 优点：类的功能扩展方便
    • 缺点：继承关系混乱

代码实例如下：

# 子类可以直接拥有父类的属性和方法，私有属性和方法除外
class Fish():
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def swim(self):
        print("我会游泳...")

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

    def fly(self):
        print("我会飞...")

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

    def work(self):
        print("Show me the money...")

# 单继承的例子
class Student(Person):
    def __init__(self, name):
        self.name = name

stu = Student("stu")
print(stu.name)
stu.work()

# 多继承的例子
class SuperMan(Person, Bird, Fish):     # 继承3个父类：Person, Bird, Fish
    def __init__(self, name):
        self.name = name

class SwimMan(Person, Fish):            # 继承2个父类：Person, Fish
    def __init__(self, name):
        self.name = name

Kent = SuperMan("Clark")

print(Kent.name)
Kent.fly()
Kent.swim()
Kent.work()

输出结果如下：

# stu继承自Person
stu
Show me the money...

# Clark继承自Person, Bird, Fish
Clark
我会飞...
我会游泳...
Show me the money...

多态

• 多态就是同一个对象在不同情况下有不同的状态出现

• 多态不是语法，而是一种设计思想

• 多态性：一种调用方式，不同的执行效果

• 多态：同一事物的多种形态，如：动物分为人类，鸟类，爬行类，鱼类......

• 多态和多态性

• Mixin设计模式：Mix-in　　混入的意思

  • 主要采用多继承方式对类的功能进行扩展
  • Mixin的概念
  • Mixin模式
  • 从某种程度上来说，继承强调 I am，Mixin 强调 I can

• 使用Mixin实现多继承的时候非常小心

  • 首先它必须表示某一单一功能，而不是某个物品
  • 指责必须单一，如果由多个功能，则写多个Mixin
  • Mixin不能依赖于子类的实现
  • 子类即使没有继承这个Mixin类，也能照样工作，只是缺少了某个功能

• 优点

  • 使用Mixin可以在不对类进行任何修改的情况下，扩充功能
  • 可以方便地组织和维护不同功能组件的划分
  • 可以根据需要任意调整功能类的组合
  • 可以避免创建很多新的类，导致类的继承混乱

代码实例如下：

class Vehicle(object):      # Vehicle:交通工具
    pass

class PlaneMixin(object): 
    def fly(self):
        print('I am flying')

# 多继承，父类为：Vehicle， PlaneMixin
class Airplane(Vehicle, PlaneMixin):
    pass

# 第二个父类为 PlaneMixin 而非 Plane
# 不影响功能，但会告诉读代码的人，Airplane 只是 Vehicle，不是 Plane
# 换言之，Airplane 属于 Vehicle类，但是他又具备 Plane 的 fly 功能
# Mixin，表示混入(mix-in)，它告诉别人，这个类（PlaneMixin）是作为功能添加到子类中，而不是作为父类

类的相关函数

1、issubclass(A, B)

　　　　判断 A 类是否是 B 类的子类

class A():
    pass

class B(A):
    pass

class C():
    pass

print(issubclass(B, A))         # 判断 B 是否为 A 的子类
print(issubclass(C, A))         # 判断 C 是否为 A 的子类
print(issubclass(B, object))    # 判断 B 是否为 object 的子类

# B 是 A 的子类，所以为 True
True

# C 不是 A 的子类，所以为 False
False

# 所有类都是 object 的子类，所以为True
True

2、isinstance(obj, A)

　　　　判断 obj 对象是否是 A 类的实例对象

class A():
    pass

a = A()

print(isinstance(a, A))     # 判断 a 是否是 A 的实例对象
print(isinstance(A, A))     # 判断 A 是否是 A 的实例对象

# a 是 A 的实例对象，所以为True
True

# A 不是 A 的实例对象，所以为False
False

3、hasattr(obj, name)

　　　　判断 obj 对象是否存在成员 name

class A():
    name = "NoName"

a = A()
print(hasattr(a, "name"))       # 判断 实例对象 a 中是否包含 name 属性
print(hasattr(a, "age"))        # 判断 实例对象 a 中是否包含 age 属性

# 判断 实例对象 a 中包含 name 属性
True

# 判断 实例对象 a 中不包含 age 属性
False

4、getattr(object, name[, default])

　　　　返回一个对象属性值

class A(object):
    bar = 1

a = A()

print(getattr(a, 'bar'))        # 属性 bar 存在，则获取属性 bar 值

print(getattr(a, 'bar2', 3))    # 属性 bar2 不存在，但设置了默认值 3 ，会返回 3

print(getattr(a, 'bar2'))       # 属性 bar2 不存在，会触发异常报错

# 属性 bar 存在，则获取属性 bar 值 1
1

# 属性 bar2 不存在，但设置了默认值 3 ，会返回 3
3

# 属性 bar2 不存在，又没有设置默认值，会触发异常报错
AttributeError: 'A' object has no attribute 'bar2'

5、setattr(object, name, value)

　　　　用于设置属性值，该属性不一定是存在的

class A(object):
    bar = 1

a = A()

# 属性 bar 存在
print(getattr(a, 'bar'))        # 获取属性 bar 值

setattr(a, 'bar', 5)            # 设置属性 bar 值为 5
print(a.bar)                    # 查看设置后 bar 的值

# 属性 obj 不存在
setattr(a, "name", 'wilson')    # 如果属性不存在，会创建一个新的属性，并对属性赋值
print(a.name)                   # 查看 name 属性的值

# 使用 getattr 查看 bar 的属性值
1

# 使用 setattr 更改 bar 的属性值后，再次查看
5

# 使用 setattr 创建新的属性并赋值后，查看
wilson

6、delattr(object, name)

　　　　用于删除属性

class A(object):
    bar = 1

a = A()

# 查看属性值
print(a.bar)

delattr(A, 'bar')       # 通过 delattr 删除 A 类中的 bar 属性

print(a.bar)

# 执行delattr(A, 'bar')操作前，查看 a.bar 的值
1

# 执行delattr(A, 'bar')操作后，查看 a.bar 的值
AttributeError: 'A' object has no attribute 'bar'

推荐歌曲：生僻字（计算机版）（Cover：陈柯宇）