16类属性和类方法

1. 类的结构

1.1 术语 ---- 实例

1. 使用面向对象开发, 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:
   
   1) 在内存中为对象 分配空间
   
   2) 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

因此, 通常也会把:

1. 创建出来的 对象 叫做 类 的 实例
2. 创建对象的 动作 叫做 实例化
3. 对象的属相 叫做 实例属性
4. 对象调用的方法 叫做 实例方法

在程序执行时:

1. 对象各自拥有自己的 实例属性
2. 调用对象方法, 可以通过 self

• 访问自己的属性
• 调用自己的方法

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

1.2 类是一个特殊的对象

Python 中一切皆对象:

• class Person: 定义的类属于 类对象
• xiaoming = Person() 属于 实例对象

• 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 可以穿检出 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. 类属性和实例属性

2.1 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

实例需求

• 定义一个 工具类
• 每件工具都有自己的 name
• 需求 ---- 知道使用这个类, 创建了多少个工具对象?

class Tool(object):

    # 使用赋值语句定义类属性, 记录所有工具对象的数量
    count = 0

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

        # 让类属性的值+1
        Tool.count += 1


# 1. 创建工具对象
tool1 = Tool("剪刀")
tool2 = Tool("石头")
tool3 = Tool("布")

print(Tool.count)

2.2 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)

注意

• 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

3. 类方法和静态方法

3.1 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

语法如下

@classmethod
def 类方法名(cls):
    pass

• 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

• 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

实例需求

• 定义一个 工具类
• 每件工具都有自己的 name
• 需求 ---- 在 类 封装一个 show_tool_count 的类方法, 输出使用当前这个类, 创建的对象个数

class Tool(object):

    # 使用赋值语句定义类属性, 记录所有工具对象的数量
    count = 0

    @classmethod
    def show_tool_count(cls):

        print("工具对象的数量 %d" % cls.count)

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

        # 让类属性的值+1
        Tool.count += 1


# 1. 创建工具对象
tool1 = Tool("剪刀")
tool2 = Tool("石头")
tool3 = Tool("布")

# 2. 输出工具对象的总数
Tool.show_tool_count()

在类方法内部, 可以直接使用 cls 访问 类属性 或者 调用类方法

3.2 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, 可以把这个方法装成一个 静态方法

语法如下

@staticmethod
def 静态方法名():
    pass

• 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. 通过 静态方法

class Dog(object):

    @staticmethod
    def run():
        
        # 不访问实例属性/类属性
        print("小狗要跑...")


# 通过类名. 调用静态方法 - 不需要创建对象
Dog.run()

3.3 方法综合案例

需求

1. 设计一个 Game 类
2. 属性:
   
   定义一个 类属性 top_score 记录游戏的 历史最高分
   
   定义一个 实例属性 player_name 记录 当前游戏的玩家姓名
3. 方法:
   
   静态方法 show_help 显示游戏帮助信息
   
   类方法 show_top_score 显示历史最高分
   
   实例方法 start_game 开始当前玩家的游戏
4. 主程序步骤
   
   1) 查看帮助信息
   
   2) 查看历史最高分
   
   3) 创建游戏对象, 开始游戏

class Game(object):

    # 历史最高分
    top_score = 0

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

    @staticmethod
    def show_help():
        print("帮助信息: 让僵尸进入大门")

    @classmethod
    def show_top_score(cls):
        print("历史记录 %d" % cls.top_score)

    def start_game(self):
        print("%s 开始游戏了..." % self.player_name)


# 1. 查看游戏的帮助信息
Game.show_help()

# 2. 查看历史最高分
Game.show_top_score()

# 3. 创建游戏对象
game = Game("小明")

game.start_game()

案例小结

1. 实例方法 ---- 方法内部需要访问 实例属性
   
   实例方法 内部可以使用 类名. 访问类属性
2. 类方法 ---- 方法内部 只 需要访问 类属性
3. 静态方法 ---- 方法内部, 不需要访问 实例属性 和 类属性

提问

如果方法内部 既需要访问 实例属性, 又需要访问 类属性, 应该定义什么方法?

答案

• 实例方法
• 因为, 类只有一个, 在 实例方法 内部可以使用 类名. 访问类属性