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  • Python全栈之路系列----之-----面向对象4(接口与抽象,多继承与多态)

    接口类与抽像类

    在python中,并没有接口类这种东西,即便不通过专门的模块定义接口,我们也应该有一些基本的概念

    编程思想 归一化设计:
      1.接口类 不实现具体的方法,并且可以多继承
      2.抽象类 可以做一些基础实现,并且不推荐多继承

    编程的几类原则:

    开放封闭原则:对扩展示开放的,对修改是封闭的
    依赖倒置原则:高层模块不应该依赖低层模块,二者都应该依赖其抽象;抽象不应该应该依赖细节;细节应该依赖抽象。换言之,要针对接口编程,而不是针对实现编程
    接口隔离原则:使用多个专门的接口,而不使用单一的总接口。即客户端不应该依赖那些不需要的接口。

    接口类

    接口类概念小述:

    接口提取了一群类共同的函数,可以把接口当做一个函数的集合。
    
    然后让子类去实现接口中的函数。
    
    这么做的意义在于归一化,什么叫归一化,就是只要是基于同一个接口实现的类,那么所有的这些类产生的对象在使用时,从用法上来说都一样。
    
    归一化,让使用者无需关心对象的类是什么,只需要的知道这些对象都具备某些功能就可以了,这极大地降低了使用者的使用难度。
    
    比如:我们定义一个动物接口,接口里定义了有跑、吃、呼吸等接口函数,这样老鼠的类去实现了该接口,松鼠的类也去实现了该接口,由二者分别产生一只老鼠和一只松鼠送到你面前,即便是你分别不到底哪只是什么鼠你肯定知道他俩都会跑,都会吃,都能呼吸。
    
    再比如:我们有一个汽车接口,里面定义了汽车所有的功能,然后由本田汽车的类,奥迪汽车的类,大众汽车的类,他们都实现了汽车接口,这样就好办了,大家只需要学会了怎么开汽车,那么无论是本田,还是奥迪,还是大众我们都会开了,开的时候根本无需关心我开的是哪一类车,操作手法(函数调用)都一样
    
    为何要用接口
    概念小述

    接口类:是一种推崇设计模式,增强代码可读性的一种类,他能有效的约束子类代码的编写规范

    from abc import abstractmethod,ABCMeta #导入模块
    # class Payment(metaclass=ABCMeta):      #抽象类/接口类:子类的规范
    #     @abstractmethod                           #装饰器装饰并约束
    #     def payment(self,money):pass     #支付函数,总体负责支付 对应支付的对象和要支付的金额
    class Applepay():
        def payment(self,money):
            print('apple 支付了 %d元'%money)
    class Alipay():
        def payment(self,money):
            print('支付宝 支付了 %d元' % money)
    class Wechatpay():
        def payment(self,money):
            print('微信 支付了 %d元' % money)
    def payment(pay_obj,money):     #归一化设计
        pay_obj.payment(money)
    apple = Applepay()
    ali = Alipay()
    wechat = Wechatpay()
    payment(wechat,100)
    payment(apple,100)
    payment(ali,100)                

    借用abc模块来实现接口

    from abc import ABCMeta,abstractmethod
    
    class Payment(metaclass=ABCMeta):
        @abstractmethod
        def pay(self,money):
            pass
    
    
    class Wechatpay(Payment):
        def fuqian(self,money):
            print('微信支付了%s元'%money)
    
    p = Wechatpay() #不调就报错了

    主动抛异常

      接口初成:手动报异常:NotImplementedError来解决开发中遇到的问题

    class Payment:
        def pay(self):
            raise NotImplementedError
    
    class Wechatpay(Payment):
        def fuqian(self,money):
            print('微信支付了%s元'%money)
    
    
    p = Wechatpay()  #这里不报错
    pay(p,200)      #这里报错了

    抽象类

    什么是抽象类

    抽象类的本质还是类,指的是一组类的相似性,包括数据属性(如all_type)和函数属性(如read、write),而接口只强调函数属性的相似性。

    抽象类是一个介于类和接口直接的一个概念,同时具备类和接口的部分特性,可以用来实现归一化设计

    与java一样,python也有抽象类的概念但是同样需要借助模块实现,抽象类是一个特殊的类,它的特殊之处在于只能被继承,不能被实例化

    为什么要有抽象类

    如果说类是从一堆对象中抽取相同的内容而来的,那么抽象类是从一堆中抽取相同的内容而来的,内容包括数据属性和函数属性。

    比如我们有香蕉的类,有苹果的类,有桃子的类,从这些类抽取相同的内容就是水果这个抽象的类,你吃水果时,要么是吃一个具体的香蕉,要么是吃一个具体的桃子。。。。。。你永远无法吃到一个叫做水果的东西。

    从设计角度去看,如果类是从现实对象抽象而来的,那么抽象类就是基于类抽象而来的。

    从实现角度来看,抽象类与普通类的不同之处在于:抽象类中只能有抽象方法(没有实现功能),该类不能被实例化,只能被继承,且子类必须实现抽象方法。这一点与接口有点类似,但其实是不同的,即将揭晓答案

    在python中实现抽象类

    #一切皆文件
    import abc #利用abc模块实现抽象类
    
    class All_file(metaclass=abc.ABCMeta):
        all_type='file'
        @abc.abstractmethod #定义抽象方法,无需实现功能
        def read(self):
            '子类必须定义读功能'
            pass
    
        @abc.abstractmethod #定义抽象方法,无需实现功能
        def write(self):
            '子类必须定义写功能'
            pass
    
    # class Txt(All_file):
    #     pass
    #
    # t1=Txt() #报错,子类没有定义抽象方法
    
    class Txt(All_file): #子类继承抽象类,但是必须定义read和write方法
        def read(self):
            print('文本数据的读取方法')
    
        def write(self):
            print('文本数据的读取方法')
    
    class Sata(All_file): #子类继承抽象类,但是必须定义read和write方法
        def read(self):
            print('硬盘数据的读取方法')
    
        def write(self):
            print('硬盘数据的读取方法')
    
    class Process(All_file): #子类继承抽象类,但是必须定义read和write方法
        def read(self):
            print('进程数据的读取方法')
    
        def write(self):
            print('进程数据的读取方法')
    
    wenbenwenjian=Txt()
    
    yingpanwenjian=Sata()
    
    jinchengwenjian=Process()
    
    #这样大家都是被归一化了,也就是一切皆文件的思想
    wenbenwenjian.read()
    yingpanwenjian.write()
    jinchengwenjian.read()
    
    print(wenbenwenjian.all_type)
    print(yingpanwenjian.all_type)
    print(jinchengwenjian.all_type
    抽象类

    继承

    多继承问题

      在继承抽象类的过程中,我们应该尽量避免多继承;而在继承接口的时候,我们反而鼓励你来多继承接口

    方法的实现

      在抽象类中,我们可以对一些抽象方法做出基础实现;而在接口类中,任何方法都只是一种规范,具体的功能需要子类实现

    Python的类可以继承多个类,Java和C#中则只能继承一个类

    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

    • 当类是经典类时,多继承情况下,会按照深度优先方式查找
    • 当类是新式类时,多继承情况下,会按照广度优先方式查找
    • 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。

     代码理解

      1.多继承

    #一般情况下不用
    #接口
    from abc import abstractmethod,ABCMeta
    class Fly_Animal(metaclass=ABCMeta):  #接口类
        @abstractmethod
        def fly(self):pass
    
    class Swim_Animal:
        def swim(self):pass
    
    class Walk_Animal:
        def walk(self):pass
    
    class Tiger(Walk_Animal,Swim_Animal):
        def walk(self):
            print('tiger is walking')
    
    class Frog(Walk_Animal,Swim_Animal):
        def walk(self):
            pass
        def swim(self):
            pass
    
    class Swan(Walk_Animal,Fly_Animal,Swim_Animal):
        def fly(self):
            print('')
        def swim(self):
            pass
        def walk(self):
            pass
    多继承

      2.经典类多继承

    class D:
    
        def bar(self):
            print 'D.bar'
    
    class C(D):
    
        def bar(self):
            print 'C.bar'
    
    class B(D):
    
        def bar(self):
            print 'B.bar'
    
    class A(B, C):
    
        def bar(self):
            print 'A.bar'
    
    a = A()
    # 执行bar方法时
    # 首先去A类中查找,如果A类中没有,则继续去B类中找,如果B类中么有,则继续去D类中找,如果D类中么有,则继续去C类中找,如果还是未找到,则报错
    # 所以,查找顺序:A --> B --> D --> C
    # 在上述查找bar方法的过程中,一旦找到,则寻找过程立即中断,便不会再继续找了
    a.bar()
    经典类

      3.新式类多继承

    #object 所有类的基类
    #class A(object):  #新式类
         pass
    
    
    class D(object):
    
        def bar(self):
            print 'D.bar'
    
    class C(D):
    
        def bar(self):
            print 'C.bar'
    
    class B(D):
    
        def bar(self):
            print 'B.bar'
    
    class A(B, C):
    
        def bar(self):
            print 'A.bar'
    
    a = A()
    # 执行bar方法时
    # 首先去A类中查找,如果A类中没有,则继续去B类中找,如果B类中么有,则继续去C类中找,如果C类中么有,则继续去D类中找,如果还是未找到,则报错
    # 所以,查找顺序:A --> B --> C --> D
    # 在上述查找bar方法的过程中,一旦找到,则寻找过程立即中断,便不会再继续找了
    a.bar()
    新式类
    1. 经典类:首先去A类中查找,如果A类中没有,则继续去B类中找,如果B类中么有,则继续去D类中找,如果D类中么有,则继续去C类中找,如果还是未找到,则报错
    2. 新式类:首先去A类中查找,如果A类中没有,则继续去B类中找,如果B类中么有,则继续去C类中找,如果C类中么有,则继续去D类中找,如果还是未找到,则报错

    **注意:88在上述查找过程中,一旦找到,则寻找过程立即中断,便不会再继续找

     新式类中查看多继承顺序的关键字:mro()

    a = A()
    a.test()
    print(A.mro())
    

     小结

    class A(object):
        def test(self):
            print('from A')
    
    class B(A):
        def test(self):
            print('from B')
    
    class C(A):
        def test(self):
            print('from C')
    
    class D(B):
        def test(self):
            print('from D')
    
    class E(C):
        def test(self):
            print('from E')
    
    class F(D,E):
        # def test(self):
        #     print('from F')
        pass
    f1=F()
    f1.test()
    print(F.__mro__) #只有新式才有这个属性可以查看线性列表,经典类没有这个属性
    
    #新式类继承顺序:F->D->B->E->C->A
    #经典类继承顺序:F->D->B->A->E->C
    #python3中统一都是新式类
    #pyhon2中才分新式类与经典类
    
    
    继承原理
    python到底是如何实现继承的,对于你定义的每一个类,python会计算出一个方法解析顺序(MRO)列表,这个MRO列表就是一个简单的所有基类的线性顺序列表,例如
    
    >>> F.mro() #等同于F.__mro__
    [<class '__main__.F'>, <class '__main__.D'>, <class '__main__.B'>, <class '__main__.E'>, <class '__main__.C'>, <class '__main__.A'>, <class 'object'>]
    
     
    
    为了实现继承,python会在MRO列表上从左到右开始查找基类,直到找到第一个匹配这个属性的类为止。
    而这个MRO列表的构造是通过一个C3线性化算法来实现的。我们不去深究这个算法的数学原理,它实际上就是合并所有父类的MRO列表并遵循如下三条准则:
    1.子类会先于父类被检查
    2.多个父类会根据它们在列表中的顺序被检查
    3.如果对下一个类存在两个合法的选择,选择第一个父类
    继承小结
    继承的作用
    
    减少代码的重用
    提高代码可读性
    规范编程模式
    
    几个名词
    
    抽象:抽象即抽取类似或者说比较像的部分。是一个从具题到抽象的过程。
    继承:子类继承了父类的方法和属性
    派生:子类在父类方法和属性的基础上产生了新的方法和属性
    
    抽象类与接口类
    复制代码
    
    1.多继承问题
    在继承抽象类的过程中,我们应该尽量避免多继承;
    而在继承接口的时候,我们反而鼓励你来多继承接口
    
    
    2.方法的实现
    在抽象类中,我们可以对一些抽象方法做出基础实现;
    而在接口类中,任何方法都只是一种规范,具体的功能需要子类实现
    
    钻石继承
    
    新式类:广度优先
    经典类:深度优先
    小结
    #继承多态
    
    #新式类和经典类的几个区别 #定义阶段(object) #子类执行父类中的同名方法  #继承问题
    # 抽象类和接口类 归一化设计
        # 编程思想:为子类做规范
        # 归一化设计:几个类都实现了相同的方法
        # 抽象类:最好单继承,且可以简单的实现功能
        # 接口类:可以多继承,且最好不实现具体功能
        # 实现接口类和抽象类的语法
        # from abc import abstractmethod,ABCMeta
        # class 父类(metaclass=ABCMeta):
        #     @abstractmethod
        #     def func(self):pass
    
    # 钻石继承问题
        # python的 新式类 和 经典类 在继承顺序上的不同
        #新式类:广度优先
            #查看继承顺序 子类名.mro()
        #经典类:深度优先   #博大精深
    
    # 多态 python天生支持多态
    
    # 面向对象 继承和组合
    小结2

    多态

    多态指的是一类事物有多种形态

    动物有多种形态:人,狗,猪

    import abc
    class Animal(metaclass=abc.ABCMeta): #同一类事物:动物
        @abc.abstractmethod
        def talk(self):
            pass
    
    class People(Animal): #动物的形态之一:人
        def talk(self):
            print('say hello')
    
    class Dog(Animal): #动物的形态之二:狗
        def talk(self):
            print('say wangwang')
    
    class Pig(Animal): #动物的形态之三:猪
        def talk(self):
            print('say aoao')
    多态

    文件有多种形态:文本文件,可执行文件

    多态

    多态性

    一 什么是多态动态绑定(在继承的背景下使用时,有时也称为多态性)

    多态性是指在不考虑实例类型的情况下使用实例

    在面向对象方法中一般是这样表述多态性:
    向不同的对象发送同一条消息(!!!obj.func():是调用了obj的方法func,又称为向obj发送了一条消息func),不同的对象在接收时会产生不同的行为(即方法)。
    也就是说,每个对象可以用自己的方式去响应共同的消息。所谓消息,就是调用函数,不同的行为就是指不同的实现,即执行不同的函数。
    
    比如:老师.下课铃响了(),学生.下课铃响了(),老师执行的是下班操作,学生执行的是放学操作,虽然二者消息一样,但是执行的效果不同

    多态性

    peo=People()
    dog=Dog()
    pig=Pig()
    
    #peo、dog、pig都是动物,只要是动物肯定有talk方法
    #于是我们可以不用考虑它们三者的具体是什么类型,而直接使用
    peo.talk()
    dog.talk()
    pig.talk()
    
    #更进一步,我们可以定义一个统一的接口来使用
    def func(obj):
        obj.talk()
    多态

    鸭子类型

    Python崇尚鸭子类型,即‘如果看起来像、叫声像而且走起路来像鸭子,那么它就是鸭子’
    
    python程序员通常根据这种行为来编写程序。例如,如果想编写现有对象的自定义版本,可以继承该对象
    
    也可以创建一个外观和行为像,但与它无任何关系的全新对象,后者通常用于保存程序组件的松耦合度。
    
    例1:利用标准库中定义的各种‘与文件类似’的对象,尽管这些对象的工作方式像文件,但他们没有继承内置文件对象的方法
    
    例2:序列类型有多种形态:字符串,列表,元组,但他们直接没有直接的继承关系
    
    
    
    #二者都像鸭子,二者看起来都像文件,因而就可以当文件一样去用
    class TxtFile:
        def read(self):
            pass
    
        def write(self):
            pass
    
    class DiskFile:
        def read(self):
            pass
        def write(self):
            pass
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/zgd1234/p/7552509.html
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