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python400集3

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python面向对象

类定义数据类型的属性(数据)和方法(行为),也就是说，“类将行为和状态打 包在一起”。

对象是类的具体实体，一般称为“类的实例”。“方法代码是共享的，属性数据不共享”。

定义类的语法格式如下: class 类名:

类体

要点如下:

  1. 类名必须符合“标识符”的规则;一般规定，首字母大写，多个单词使用“驼峰原则”。

    1. 类体中我们可以定义属性和方法。
    2. . 属性用来描述数据，方法(即函数)用来描述这些数据相关的操作。

init构造方法和new方法

类是抽象的，也称之为“对象的模板”。我们需要通过类这个模板，创建类的实例对象，然 后才能使用类定义的功能。

我们前面说过一个 Python 对象包含三个部分:id(identity 识别码)、type(对象类型)、 value(对象的值)。

现在，我们可以更进一步的说，一个 Python 对象包含如下部分: 1. id(identity 识别码)

  1. type(对象类型) 3. value(对象的值)：(1) 属性(attribute) (2) 方法(method)

创建对象，我们需要定义构造函数init()方法。构造方法用于执行“实例对象的初始化工 作”，即对象创建后，初始化当前对象的相关属性，无返回值。

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_init_()

的要点如下:
\1. 名称固定，必须为:

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__init__()

\2. 第一个参数固定，必须为:self。 self 指的就是刚刚创建好的实例对象。
\3. 构造函数通常用来初始化实例对象的实例属性，如下代码就是初始化实例属性:name 和 score。

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def __init__(self,name,score):
	self.name = name #实例属性 
	self.score = score

\4. 通过“类名(参数列表)”来调用构造函数。调用后，将创建好的对象返回给相应的变量。 比如:s1 = Student(‘张三’, 80)

\5. 

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__init__()方法:初始化创建好的对象，初始化指的是:“给实例属性赋值”

\6. 

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__new__()方法: 用于创建对象，但我们一般无需重定义该方法。

\7.

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如果我们不定义__init__方法，系统会提供一个默认的__init__方法。如果我们定义了带参 的__init__方法，系统不创建默认的__init__方法。

注:
\1. Python中的self相当于C++中的self指针，JAVA和C#中的this关键字。Python中， self 必须为构造函数的第一个参数，名字可以任意修改。但一般遵守惯例，都叫做 self。

实例属性和实例方法

实例属性instance（其实跟java差不多）

实例属性是从属于实例对象的属性，也称为“实例变量”。他的使用有如下几个要点: 

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\1. 实例属性一般在__init__()方法中通过如下代码定义:

self.实例属性名 = 初始值
 \2. 在本类的其他实例方法中，也是通过 self 进行访问:

self.实例属性名
 \3. 创建实例对象后，通过实例对象访问:

obj01 = 类名() #创建对象，调用__init__()初始化属性 
obj01.实例属性名 = 值 #可以给已有属性赋值，也可以新加属性

实例方法

实例方法是从属于实例对象的方法。实例方法的定义格式如下: 

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def 方法名(self [, 形参列表]):
	函数体
方法的调用格式如下:
	对象.方法名([实参列表])

要点:
\1. 定义实例方法时，第一个参数必须为 self。和前面一样，self 指当前的实例对象。 2. 调用实例方法时，不需要也不能给 self 传参。self 由解释器自动传参。

· 函数和方法的区别

  1. 都是用来完成一个功能的语句块，本质一样。

  2. 方法调用时，通过对象来调用。方法从属于特定实例对象，普通函数没有这个特点。

  3. 直观上看，方法定义时需要传递 self，函数不需要。

· 实例对象的方法调用本质:

a = Student()

a.say_score()

解释器翻译:

Student.say_score(a)

· 其他操作:

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1. dir(obj)可以获得对象的所有属性、方法
2.obj.__dict__ 对象的属性字典
3.pass 空语句
4.isinstance(对象,类型) 判断“对象”是不是“指定类型”

类对象、类属性、类方法、静态方法

类对象

我们在前面讲的类定义格式中，“class 类名:”。实际上，当解释器执行 class 语句时， 就会创建一个类对象。

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class Student:
	pass #空语句
print(type(Student)) 
print(id(Student))
Stu2 = Student 
s1 = Stu2() 
print(s1)

执行结果如下:
<class ‘type’>

51686328
<main.Student object at 0x0000000002B5FDD8>

我们可以看到实际上生成了一个变量名就是类名“Student”的对象。我们通过赋值给新变 量 Stu2，也能实现相关的调用。说明，确实创建了“类对象”。

【注】pass 为空语句。就是表示什么都不做，只是作为一个占位符存在。当你写代码时， 遇到暂时不知道往方法或者类中加入什么时，可以先用 pass 占位，后期再补上。

类属性

类属性是从属于“类对象”的属性，也称为“类变量”。由于，类属性从属于类对象，可以 被所有实例对象共享。

类属性的定义方式:
class 类名:

类变量名= 初始值 在类中或者类的外面，我们可以通过:“类名.类变量名”来读写。

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class Student:
	company = "SXT" #类属性 
	count = 0 #类属性
	def __init__(self,name,score): 
		self.name = name 	
		self.score = score #实例属性
		Student.count = Student.count+1
def say_score(self): #实例方法 
  print("我的公司是:",Student.company) 
  print(self.name,'的分数是:',self.score)
s1 = Student('张三',80) #s1 是实例对象，自动调用__init__()方法 
s1.say_score()
print('一共创建{0}个 Student 对象'.format(Student.count))
```
执行结果:
我的公司是: SXT
张三 的分数是: 80 
一共创建 1 个 Student 对象
```

类方法

类方法是从属于“类对象”的方法。类方法通过装饰器@classmethod 来定义，格式如下: @classmethod

def 类方法名(cls [，形参列表]) : 函数体

要点如下:
\1. @classmethod 必须位于方法上面一行
\2. 第一个 cls 必须有;cls 指的就是“类对象”本身;
\3. 调用类方法格式:“类名.类方法名(参数列表)”。 参数列表中，不需要也不能给 cls 传 值。
\4. 类方法中访问实例属性和实例方法会导致错误
\5. 子类继承父类方法时，传入 cls 是子类对象，而非父类对象

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class Student:
	company = "SXT" #类属性 
	@classmethod
  def printCompany(cls): 
    print(cls.company)
Student.printCompany()

静态方法

Python 中允许定义与“类对象”无关的方法，称为“静态方法”。

“静态方法”和在模块中定义普通函数没有区别，只不过“静态方法”放到了“类的名字空 间里面”，需要通过“类调用”。

静态方法通过装饰器@staticmethod 来定义，格式如下: @staticmethod

def 静态方法名([形参列表]) : 函数体

要点如下:

  1. @staticmethod 必须位于方法上面一行

  2. 调用静态方法格式:“类名.静态方法名(参数列表)”。

  3. 静态方法中访问实例属性和实例方法会导致错误

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class Student:
	company = "SXT" # 类属性
  @staticmethod
	def add(a, b): # 静态方法
 		print("{0}+{1}={2}".format(a,b,(a+b)))
 		return a+b
 Student.add(20,30)

del方法(析构函数)和垃圾回收机制

del方法称为“析构方法”，用于实现对象被销毁时所需的操作。比如:释放对象 占用的资源，例如:打开的文件资源、网络连接等。

Python 实现自动的垃圾回收，当对象没有被引用时(引用计数为 0)，由垃圾回收器 调用del方法。

我们也可以通过 del 语句删除对象，从而保证调用del方法。 系统会自动提供del方法，一般不需要自定义析构方法。

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#析构函数
class Person:
  def __del__(self): 
  print("销毁对象:{0}".format(self))
p1 = Person() 
p2 = Person()
del p2
print("end")
```
运算结果:
销毁对象:<__main__.Person object at 0x02175610> 程序结束
销毁对象:<__main__.Person object at 0x021755D0>

```

call方法和可调用对象

定义了call方法的对象，称为“可调用对象”，即该对象可以像函数一样被调用。

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class SalaryAccount: '''工资计算类'''
	def __call__(self, salary): 
    yearSalary = salary*12 
    daySalary = salary//30
		hourSalary = daySalary//8 
    return
dict(monthSalary=salary,yearSalary=yearSalary,daySalary=daySalary ,hourSalary=hourSalary)
s = SalaryAccount()
print(s(5000)) #可以像调用函数一样调用对象的__call__方法
#{'monthSalary': 5000, 'yearSalary': 60000, 'daySalary': 166, 'hourSalary': 20}

方法没有重载

在其他语言中，可以定义多个重名的方法，只要保证方法签名唯一即可。方法签名包含 3 个部分:方法名、参数数量、参数类型。

Python 中，方法的的参数没有声明类型(调用时确定参数的类型)，参数的数量也可以由 可变参数控制。因此，Python 中是没有方法的重载的。定义一个方法即可有多种调用方式， 相当于实现了其他语言中的方法的重载。

如果我们在类体中定义了多个重名的方法，只有最后一个方法有效。 建议:不要使用重名的方法!Python 中方法没有重载。

方法的动态性

Python 是动态语言，我们可以动态的为类添加新的方法，或者动态的修改类的已有的方法。

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class Person:

    def work(self):
        print("努力上班!")
def play_game(self):
    print("{0}玩游戏".format(self))
def work2(s):
    print("好好工作，努力上班!")
Person.play = play_game
Person.work = work2 
p = Person()
p.play()
p.work()
```
<__main__.Person object at 0x7fb0405fdee0>玩游戏
好好工作，努力上班!
```

我们可以看到，Person 动态的新增了 play_game 方法，以及用 work2 替换了 work 方法。

私有属性和私有方法(实现封装)

Python 对于类的成员没有严格的访问控制限制，这与其他面向对象语言有区别。关于私有 属性和私有方法，有如下要点:

  1. 通常我们约定，两个下划线开头的属性是私有的(private)。其他为公共的(public)。

  2. 类内部可以访问私有属性(方法)

  3. 类外部不能直接访问私有属性(方法)

  4. 类外部可以通过“_类名__私有属性(方法)名”访问私有属性(方法)

【注】方法本质上也是属性!只不过是可以通过()执行而已。所以，此处讲的私有属性和公有属性，也同时讲解了私有方法和公有方法的用法。如下测试中，同时也包含了私有方法和 公有方法的例子。

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#测试私有属性、私有方法
class Employee:
	__company = "google" #私有类属性. 通过 dir 可以查到_Employee__company
	def __init__(self,name,age):
		self.name = name
		self.__age = age #私有实例属性
	def say_company(self): 
    print("我的公司是:",Employee.__company) #类内部可以直接访问私有属性
		print(self.name,"的年龄是:",self.__age) 
    self.__work()
 	def __work(self): #私有实例方法 通过 dir 可以查到 _Employee__work
		print("工作!好好工作，好好赚钱，娶个媳妇!")
p1 = Employee("高淇",32)
print(p1.name)
print(dir(p1)) # 
p1.say_company()
print(p1._Employee__age) #通过这种方式可以直接访问到私有属性 。通过 dir 可以查到属性:_Employee__age 
#print(p1.__age) #直接访问私有属性，报错
 #p1.__sleep() #直接访问私有方法，报错
  ```
  执行结果:
高淇
['_Person__age', '_Person__leg_num', '_Person__sleep', '__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'name', 'say_age']
腿的数目: 2
高淇 的年龄是: 18
睡觉
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从打印的 Person 对象所有属性我们可以看出。私有属性“__age”在实际存储时是按照 “_Person__age”这个属性来存储的。这也就是为什么我们不能直接使用“__age”而可以 使用“_Person__age”的根本原因。
  ```

@property 装饰器

@property 可以将一个方法的调用方式变成“属性调用”

@property 主要用于帮助我们处理属性的读操作、写操作。对于某一个属性，我们可以直 接通过:

emp1.salary = 30000 如上的操作读操作、写操作。但是，这种做法不安全。比如，我需要限制薪水必须为 1-10000 的数字。这时候，我们就需要通过 getter、setter 方法来处理。

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class Employee:
  def __init__(self,name,salary): 
    self.name = name
 		self.__salary = salary
	@property #相当于 salary 属性的 getter 方法
 	def salary(self):
		print("月薪为{0},年薪为 {1}".format(self.__salary,(12*self.__salary)))
 		return self.__salary;
 	@salary.setter
 	def salary(self,salary): #相当于 salary 属性的 setter 方法
 		if(0<salary<1000000): 
      self.__salary = salary
		else:
 			print("薪水录入错误!只能在 0-1000000 之间")
emp1 = Employee("高淇",100) 
print(emp1.salary)
emp1.salary = -200

运行结果:
月薪为 100,年薪为 1200

100
月薪为 100,年薪为 1200
100
薪水录入错误!只能在 0-1000000 之间

属性和方法命名总结

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· _xxx:保护成员，不能用“from module import * ”导入，只有类对象和子类对象能访 问这些成员。(类似java 的proetected)
 · __xxx__:系统定义的特殊成员
 · __xxx: 类中的私有成员，只有类对象自己能访问，子类对象也不能访问。(但，在类外 部可以通过“对象名. _类名__xxx”这种特殊方式访问。Python 不存在严格意义的私有成员)（类似java的private）

注:再次强调，方法和属性都遵循上面的规则。

私有属性是无法被继承的。由此可知，在 Python 中私有属性为假私有属性。那为什么不从语法上保证 private 字段的私密性呢？用最简单的一句话来说：We are all consenting adults here。正如Python 程序员的观点：开放要比封闭好。

综上所述：

Python 编译器无法严格保证 private 字段的私密性。

只有当子类不受自己控制的时候，才可以考虑使用 private 属性来避免名称冲突。所以python还是不如java啊。

类编码风格

\1. 类名首字母大写，多个单词之间采用驼峰原则。
\2. 实例名、模块名采用小写，多个单词之间采用下划线隔开。
\3. 每个类，应紧跟“文档字符串”，说明这个类的作用。
\4. 可以用空行组织代码，但不能滥用。在类中，使用一个空行隔开方法;模块中，使用两 个空行隔开多个类。

面向对象进阶

面向对象三大特征介绍

Python 是面向对象的语言，也支持面向对象编程的三大特性:继承、封装(隐藏)、多态。

·封装(隐藏)

隐藏对象的属性和实现细节，只对外提供必要的方法。相当于将“细节封装起来”，只 对外暴露“相关调用方法”。

通过前面学习的“私有属性、私有方法”的方式，实现“封装”。Python 追求简洁的 语法，没有严格的语法级别的“访问控制符”，更多的是依靠程序员自觉实现。

·继承

继承可以让子类具有父类的特性，提高了代码的重用性。

从设计上是一种增量进化，原有父类设计不变的情况下，可以增加新的功能，或者改进 已有的算法。

·多态

多态是指同一个方法调用由于对象不同会产生不同的行为。

继承

继承是面向对象程序设计的重要特征，也是实现“代码复用”的重要手段。

如果一个新类继承自一个设计好的类，就直接具备了已有类的特征，就大大降低了工作 难度。已有的类，我们称为“父类或者基类”，新的类，我们称为“子类或者派生类”。

语法格式

Python 支持多重继承，一个子类可以继承多个父类。继承的语法格式如下:

class 子类类名(父类 1[，父类 2，…]):

​ 类体

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如果在类定义中没有指定父类，则默认父类是 object 类。也就是说，object 是所有类的父 类，里面定义了一些所有类共有的默认实现，比如:__new__()。

定义子类时，必须在其构造函数中调用父类的构造函数。调用格式如下: 父类名.__init__(self, 参数列表)
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class Student(Person):
 	def __init__(self,name,age,score):
 		self.score = score
		Person.__init__(self,name,age) #构造函数中包含调用父类构造函数。根据需要，不是必须。 子类并不会自动调用父类的__init__()，我们必须显式的调用它

类成员的继承和重写

\1. 成员继承:子类继承了父类除构造方法之外的所有成员。
\2. 方法重写:子类可以重新定义父类中的方法，这样就会覆盖父类的方法，也称为“重写”

查看类的继承层次结构

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通过类的方法 mro()或者类的属性__mro__可以输出这个类的继承层次结构。
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class A:pass 
class B(A):pass 
class C(B):pass
print(C.mro())
#[<class '__main__.C'>, <class '__main__.B'>, <class '__main__.A'>, <class 'object'>]
#c继承B，继承A，继承object

object 根类

object 类是所有类的父类，因此所有的类都有 object 类的属性和方法。我们显然有必要深 入研究一下 object 类的结构。对于我们继续深入学习 Python 很有好处。

dir()查看对象属性

为了深入学习对象，我们先学习内置函数 dir()，他可以让我们方便的看到指定对象所有的 属性。

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class Person:
	def __init__(self,name,age): 
    self.name = name
 		self.age = age
  def say_age(self): 
    print(self.name,"的年龄是:",self.age)
obj = object() 
print(dir(obj))
s2 = Person("高淇",18)
print(dir(s2))
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['__class__', '__delattr__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__']
['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'age', 'name', 'say_age']

从上面我们可以发现这样几个要点:

  1. Person 对象增加了六个属性:
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__dict__ __module__ __weakref__ age name say_age

\2. object 的所有属性，Person 类作为 object 的子类，显然包含了所有的属性。
\3. 我们打印 age、name、say_age，发现 say_age 虽然是方法，实际上也是属性。只不过， 这个属性的类型是“method”而已。

age <class ‘int’>
name <class ‘str’>

say_age <class ‘method’>

重写str()方法

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object 有一个__str__()方法，用于返回一个对于“对象的描述”，对应于内置函数 str() 经常用于 print()方法，帮助我们查看对象的信息。__str__()可以重写。
 def __str__(self):
 '''将对象转化成一个字符串，一般用于 print 方法'''
		return "名字是:{0},年龄是{1}".format(self.name,self.__age)

多重继承

Python 支持多重继承，一个子类可以有多个“直接父类”。这样，就具备了“多个父 类”的特点。但是由于，这样会被“类的整体层次”搞的异常复杂，尽量避免使用。class C(B,A):

MRO()

Python 支持多继承，如果父类中有相同名字的方法，在子类没有指定父类名时，解释器将 “从左向右”按顺序搜索。
MRO(Method Resolution Order):方法解析顺序。 我们可以通过 mro()方法获得 “类的层次结构”，方法解析顺序也是按照这个“类的层次结构”寻找的。

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#多重继承
class A:
	def aa(self):
		print("aa")
	def say(self): 
    print("say AAA!")
class B:
		def bb(self):
			print("bb")
		def say(self): 
      print("say BBB!")
class C(B,A): 
  def cc(self):
		print("cc")
c = C()
print(C.mro()) #打印类的层次结构
c.say() #解释器寻找方法是“从左到右”的方式寻找，此时会执行 B 类中的 say()

[<class ‘main.C’>, <class ‘main.B’>, <class ‘main.A’>, <class ‘object’>]
say BBB!

super()获得父类定义

在子类中，如果想要获得父类的方法时，我们可以通过 super()来做。super()代表父类的定义，不是父类对象。

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def say(self):
 #A.say(self) 调用父类的 say 方法 
 super().say() #通过 super()调用父类的方法

多态

多态(polymorphism)是指同一个方法调用由于对象不同可能会产生不同的行为。在现实 生活中，我们有很多例子。比如:同样是调用人的休息方法，张三的休息是睡觉，李四的休 息是玩游戏，高淇老师是敲代码。同样是吃饭的方法，中国人用筷子吃饭，英国人用刀叉吃 饭，印度人用手吃饭。

关于多态要注意以下 2 点:
\1. 多态是方法的多态，属性没有多态。
\2. 多态的存在有 2 个必要条件:继承、方法重写。

特殊方法和运算符重载

Python 的运算符实际上是通过调用对象的特殊方法实现的。

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a = 20 
b = 30
c = a+b
d = a.__add__(b) 
print("c=",c)
print("d=",d)
#运算结果: c= 50
d= 50
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常见的特殊方法统计如下:

__init__  构造方法      对象创建:p = Person()
__del__  析构方法 对象回收
__repr__,__str__  打印，转换     rint(a)
__call__ 函数调用 a()
__getattr__ 点号运算 a.xxx
__setattr__ 属性赋值 a.xxx = value
__getitem__ 索引运算 a[key]
__setitem__ 索引赋值 a[key]=value
__len__ 长度 len(a)
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运算符+ __add__ 加法
运算符- __sub__ 减法
<,<=,==  __lt__,__le__，__eq__ 比较运算符
>,>=,!= __gt__,__ge__,__ne__ 比较运算符
|,^,& __or__,__xor__,__and__  或、异或、与
<<,>> __lshift__,__rshift__ 左移、右移
*,/,%,// __mul__,__truediv__,__mod__,_ _floordiv__ 乘、浮点除、模运算 (取余)、整数除
** __pow__ 指数运算

我们可以重写上面的特殊方法，即实现了“运算符的重载”。

特殊属性

Python 对象中包含了很多双下划线开始和结束的属性，这些是特殊属性，有特殊用法。这 里我们列出常见的特殊属性:

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obj.__dict__对象的属性字典
obj.__class__对象所属的类
class.__bases__类的基类元组(多继承)
class.__base__类的基类
class.__mro__类层次结构
class.__subclasses__()子类列表
print(dir(c)) 
print(c.__dict__) 
print(c.__class__) 
print(C.__bases__) 
print(C.mro()) 
print(A.__subclasses__())

对象的浅拷贝和深拷贝

·变量的赋值操作

只是形成两个变量，实际还是指向同一个对象。

·浅拷贝

Python 拷贝一般都是浅拷贝。拷贝时，对象包含的子对象内容不拷贝。因此，源对象 和拷贝对象会引用同一个子对象。
·深拷贝

使用 copy 模块的 deepcopy 函数，递归拷贝对象中包含的子对象。源对象和拷贝对象 所有的子对象也不同。

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import copy
m2 = copy.copy(m) #m2 是新拷贝的另一个手机对象
m3 = copy.deepcopy(m)

组合

“is-a”关系，我们可以使用“继承”。从而实现子类拥有的父类的方法和属性。“is-a” 关系指的是类似这样的关系:狗是动物，dog is animal。狗类就应该继承动物类。

“has-a”关系，我们可以使用“组合”，也能实现一个类拥有另一个类的方法和属性。” has-a”关系指的是这样的关系:手机拥有 CPU。 MobilePhone has a CPU。self.cpu=cpu

设计模式_工厂模式实现

设计模式是面向对象语言特有的内容，是我们在面临某一类问题时候固定的做法，设计 模式有很多种，比较流行的是:GOF(Goup Of Four)23 种设计模式。当然，我们没有 必要全部学习，学习几个常用的即可。

对于初学者，我们学习两个最常用的模式:工厂模式和单例模式。

工厂模式实现了创建者和调用者的分离，使用专门的工厂类将选择实现类、创建对象进 行统一的管理和控制。

设计模式_单例模式实现

单例模式(Singleton Pattern)的核心作用是确保一个类只有一个实例，并且提供一 个访问该实例的全局访问点。

单例模式只生成一个实例对象，减少了对系统资源的开销。当一个对象的产生需要比较 多的资源，如读取配置文件、产生其他依赖对象时，可以产生一个“单例对象”，然后永久 驻留内存中，从而极大的降低开销。

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单例模式有多种实现的方式，我们这里推荐重写__new__()的方法。