Python自动化运维之11、面向对象基础

一、简介

　　面向对象编程是一种编程方式，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方法（函数），方法里实现各种各样的功能，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方法，每个对象都拥有相同的方法，但各自的数据可能不同。

二、类、对象和方法

　　在Python中，定义类是通过class关键字，class后面紧接着是类名，类名通常是大写开头的单词，紧接着是('要继承的类名')，表示该类是从哪个类继承下来的，可以有多个父类(基类),通常如果没有合适的继承类，就使用object类，这是所有类最终都会继承的类，也可以不写。

class F1(object):   
    def __init__(self,name,age):   
        self.name = name  
        self.age = age
	
f1 = F1('python',27)	
	
上面的这个__init__()叫做初始化方法(或构造方法)， 在类实例化时，这个方法(虽然它是函数形式，但在类中就不叫函数了,叫方法)会自动执行，
进行一些初始化的动作，所以我们这里写的__init__(self,name,age)就是要在创建一个角色时给它设置这些属性。

参数self有什么用呢？

1.在内存中开辟一块空间指向f1这个变量名
2.实例化F1这个类首先执行其中的__init__()方法，相当于F1.__init__(f1,'python',27),是为了把'python',27这2个值跟刚开辟的f1关联起来，因为关联起来后，你就可以直接f1.name, f1.age 这样来调用啦。所以，为实现这种关联，在调用__init__方法时，就必须把f1这个变量也传进去，否则__init__不知道要把那2个参数跟谁关联，self其实就是实例化对象f1被当作参数传递了。
3.所以这个__init__(…)构造方法里的，self.name = name , self.age = age 等等就是要把这几个值存到f1的内存空间里。

三、面向对象三大特性，封装、继承和多态。　　

1、封装

　　面向对象有3大特性，首先我们来说第一个特性，封装，封装一般是通过在类中封装数据，而通过对象或者self获取。和其他面向对象的语言类似，也是通过构造函数来进行数据封装。下面来看一下代码。　

class A:
    def __init__(self,name):        # 构造函数，初始化数据，
        self.name=name              # 封装数据
 
    def f1(self):
        print(self.name)           # 通过self间接获取封装的数据
 
a=A('json')                        # 相当于A.__init__(a,'json')将'json'封装到a中的name属性中
print(a.name)                      # 直接调用a对象的name属性
a.f1()                             # python会把a当作参数传递给a.f1(a),所以print(a.name)

还有一种封装的方式，使用私用的属性来封装数据，看一下具体的用法，

class A:
    name='Jason'
    __age=18                        # 私有类属性
    def __init__(self):
        self.__like='soccer'        # 私有实例属性
        self.hobby='kkkk'
 
    def f1(self):
        print(self.__age)         # 私有类属性,私有实例属性只能被类中的方法调用
        print(self.__like)
# A.__age                         # 外部获取不到私有类属性,数据被封装起来
a=A()                             # soccer
a.f1()                            # 18
print(a.hobby)

复杂的封装（一定要搞清楚）： 将类封装进对象中　　

class c1:

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

class c2:

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

    def show(self):
        print(self.name)

class c3:

    def __init__(self,a1):
        self.money = 123
        self.aaa = a1

c2_obj = c2('aa',12)          # 将字符串'aa',数字12封装到c2_obj.name和c2_obj.age中
c1_obj = c1('python',c2_obj)  # 将字符串'python'封装到c1_obj.name中，将c2_obj中的属性c2_obj.name,c2_obj.age封装到c1_obj.obj中
c3_obj = c3(c1_obj)           # 将c1_obj中的所有属性,包括(c2_obj的所所有方法和属性)

print(c3_obj.aaa.obj.name)    #c3类中找到c2类中的属性
ret = c3_obj.aaa.obj.show()   #c3类中找到c2类中的方法执行并接收返回值
print(ret)

2、继承　　

　　继承的本质是将父类中的方法全部复制一份到子类中。Python里面的继承可以多继承，通过继承，可以获得父类的功能，继承的时候，如果父类中有重复的方法，优先找自己

通过继承创建的新类称为“子类”或“派生类”。被继承的类称为“基类”、“父类”或“超类”。

(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

• 当类是经典类时，多继承情况下，会按照深度优先方式查找，Python2.x分为经典类和新式类(默认是经典类，继承了object父类则为新式类)
• 当类是新式类时，多继承情况下，会按照广度优先方式查找，Python3.x 统一都是新式类

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。

继承的执行过程例子：

class A:
    def f(self):
        print('a')
class B:
    def f(self):
        print('b')
 
    def f1(self):
        print('bbbb')
 
class C(A,B):
    def f1(self):
        print('c')
cc=C()
cc.f()         # 结果为a,在C类中没有f()这个方法时,继承时A基类写在前面,所以优先找A类中的f()方法
cc.f1()        # 结果为c,在C类中有f1()方法,则优先执行自己的方法
 

下面是重点和难点，在其他源码都是这么干的　　

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(B):
    def f1(self):
        print('d')
 
class E(C,D):
    pass
 
d=D()
d.bar()             

上述继承的执行过程：

• 1. 对象d是D()的实例,d.bar()首先在D()中找有没有bar()方法
• 2. 没有则到D()类继承的父类B()类中找有没有bar()方法
• 3. 没有继续向上一层找B()类继承的父类A()类中找有没有bar()方法
• 4. A()类中有bar()方法则执行了bar()方法
• 5. bar()执行了做了两件事：(1)、打印print('c')    (2)、执行了self.f1()
• 6. 执行了self.f1()，记住self是d对象，回归到最初 d=D()
• 7. 则执行了D()中的f1()方法，所以结果是bar和d　

(3)、除了继承方法，还可以继承父类的构造函数　　

# 继承构造方法
class A:
    def __init__(self):
        self.name='jason'
 
class B(A):
    def __init__(self):
        self.age='16'
        super(B,self).__init__()
        # A.__init__(self)          #另一种继承构造函数的方法
 
d=B()

(4)、强制使用父类中的方法(非常有用)使用：super(子类类名,self).父类中的方法

class C1:

    def f1(self):
        print('c1.f1')
        return 123

class C2(C1):

    def f1(self):
        # 主动执行父类的f1方法
        ret = super(C2,self).f1()
        print('c2.f1')
        return ret

        # C1.f1(self) 第二种方法，主动执行父类的方法，不常用

obj = C2()
obj.f1()

三、多态 

 　　Pyhon不支持Java和C#这一类强类型语言中多态的写法，python本身就是支持多态的，所以在Python面向对象里面讨论多态并没有什么意义，其Python崇尚“鸭子类型”。

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)

在java,c#中定义参数是需要强制定义一个参数是什么类型的参数，类似下面的代码

class A:
    pass

class B(A):
    pass

class C(A):
    pass

# arg参数：必须是A类型或A的子类
def func(A arg):
    print(arg)
    
# obj = B()
# obj = C()
obj = A()
func(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：

• 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
• 类 是一个模板，模板中包装了多个“函数”供使用
• 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
• 面向对象三大特性：封装、继承和多态

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:

• 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、用户名和密码

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

• 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

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：

1. 根据当前对象中的 类对象指针 找到类中的方法
2. 将对象 obj1 当作参数传给 方法的第一个参数 self