Python学习——02-Python基础——8-面向对象的程序设计——封装绑定方法与非绑定方

Posted 2020-10-30 c富－

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Python学习——02-Python基础——8-面向对象的程序设计——封装绑定方法与非绑定方相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

十封装

1引子

从封装本身的意思去理解，封装就好像是拿来一个麻袋，把小猫，小狗，小王八，还有alex一起装进麻袋，然后把麻袋封上口子。照这种逻辑看，封装=‘隐藏’，这种理解是相当片面的

2先看如何隐藏

在python中用双下划线开头的方式将属性隐藏起来（设置成私有的）

#其实这仅仅这是一种变形操作且仅仅只在类定义阶段发生变形
#类中所有双下划线开头的名称如__x都会在类定义时自动变形成：_类名__x的形式：

class A:
    __N=0 #类的数据属性就应该是共享的,但是语法上是可以把类的数据属性设置成私有的如__N,会变形为_A__N
    def __init__(self):
        self.__X=10 #变形为self._A__X
    def __foo(self): #变形为_A__foo
        print(\'from A\')
    def bar(self):
        self.__foo() #只有在类内部才可以通过__foo的形式访问到.

#A._A__N是可以访问到的，#这种，在外部是无法通过__x这个名字访问到。

这种变形需要注意的问题是：

1.这种机制也并没有真正意义上限制我们从外部直接访问属性，知道了类名和属性名就可以拼出名字：_类名__属性，然后就可以访问了，如a._A__N，即这种操作并不是严格意义上的限制外部访问，仅仅只是一种语法意义上的变形，主要用来限制外部的直接访问。

2.变形的过程只在类的定义时发生一次,在定义后的赋值操作，不会变形

3.在继承中，父类如果不想让子类覆盖自己的方法，可以将方法定义为私有的

#正常情况
>>> class A:
...     def fa(self):
...         print(\'from A\')
...     def test(self):
...         self.fa()
... 
>>> class B(A):
...     def fa(self):
...         print(\'from B\')
... 
>>> b=B()
>>> b.test()
from B
 

#把fa定义成私有的，即__fa
>>> class A:
...     def __fa(self): #在定义时就变形为_A__fa
...         print(\'from A\')
...     def test(self):
...         self.__fa() #只会与自己所在的类为准,即调用_A__fa
... 
>>> class B(A):
...     def __fa(self):
...         print(\'from B\')
... 
>>> b=B()
>>> b.test()
from A

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3封装不是单纯意义的隐藏

1：封装数据：将数据隐藏起来这不是目的。隐藏起来然后对外提供操作该数据的接口，然后我们可以在接口附加上对该数据操作的限制，以此完成对数据属性操作的严格控制。

class Teacher:
    def __init__(self,name,age):
        # self.__name=name
        # self.__age=age
        self.set_info(name,age)

    def tell_info(self):
        print(\'姓名:%s,年龄:%s\' %(self.__name,self.__age))
    def set_info(self,name,age):
        if not isinstance(name,str):
            raise TypeError(\'姓名必须是字符串类型\')
        if not isinstance(age,int):
            raise TypeError(\'年龄必须是整型\')
        self.__name=name
        self.__age=age


t=Teacher(\'egon\',18)
t.tell_info()

t.set_info(\'egon\',19)
t.tell_info()

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2：封装方法：目的是隔离复杂度

封装方法举例：

1. 你的身体没有一处不体现着封装的概念：你的身体把膀胱尿道等等这些尿的功能隐藏了起来，然后为你提供一个尿的接口就可以了（接口就是你的。。。，），你总不能把膀胱挂在身体外面，上厕所的时候就跟别人炫耀：hi，man，你瞅我的膀胱，看看我是怎么尿的。

2. 电视机本身是一个黑盒子，隐藏了所有细节，但是一定会对外提供了一堆按钮，这些按钮也正是接口的概念，所以说，封装并不是单纯意义的隐藏！！！

3. 快门就是傻瓜相机为傻瓜们提供的方法，该方法将内部复杂的照相功能都隐藏起来了

提示：在编程语言里，对外提供的接口（接口可理解为了一个入口），可以是函数，称为接口函数，这与接口的概念还不一样，接口代表一组接口函数的集合体。

#取款是功能,而这个功能有很多功能组成:插卡、密码认证、输入金额、打印账单、取钱
#对使用者来说,只需要知道取款这个功能即可,其余功能我们都可以隐藏起来,很明显这么做
#隔离了复杂度,同时也提升了安全性

class ATM:
    def __card(self):
        print(\'插卡\')
    def __auth(self):
        print(\'用户认证\')
    def __input(self):
        print(\'输入取款金额\')
    def __print_bill(self):
        print(\'打印账单\')
    def __take_money(self):
        print(\'取款\')

    def withdraw(self):
        self.__card()
        self.__auth()
        self.__input()
        self.__print_bill()
        self.__take_money()

a=ATM()
a.withdraw()

隔离复杂度的例子

隔离复杂度的例子

3: 了解

python并不会真的阻止你访问私有的属性，模块也遵循这种约定，如果模块名以单下划线开头，那么from module import *时不能被导入,但是你from module import _private_module依然是可以导入的

其实很多时候你去调用一个模块的功能时会遇到单下划线开头的(socket._socket,sys._home,sys._clear_type_cache),这些都是私有的，原则上是供内部调用的，作为外部的你，一意孤行也是可以用的，只不过显得稍微傻逼一点点

python要想与其他编程语言一样，严格控制属性的访问权限，只能借助内置方法如__getattr__，详见面向对象进阶

4 特性(property)

什么是特性property

property是一种特殊的属性，访问它时会执行一段功能（函数）然后返回值

例一：BMI指数（bmi是计算而来的，但很明显它听起来像是一个属性而非方法，如果我们将其做成一个属性，更便于理解）

成人的BMI数值：

过轻：低于18.5

正常：18.5-23.9

过重：24-27

肥胖：28-32

非常肥胖, 高于32

　　体质指数（BMI）=体重（kg）÷身高^2（m）

　　EX：70kg÷（1.75×1.75）=22.86

class People:
    def __init__(self,name,weight,height):
        self.name=name
        self.weight=weight
        self.height=height
    @property
    def bmi(self):
        return self.weight / (self.height**2)

p1=People(\'egon\',75,1.85)
print(p1.bmi)

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例二：圆的周长和面积

import math
class Circle:
    def __init__(self,radius): #圆的半径radius
        self.radius=radius

    @property
    def area(self):
        return math.pi * self.radius**2 #计算面积

    @property
    def perimeter(self):
        return 2*math.pi*self.radius #计算周长

c=Circle(10)
print(c.radius)
print(c.area) #可以向访问数据属性一样去访问area,会触发一个函数的执行,动态计算出一个值
print(c.perimeter) #同上
\'\'\'
输出结果:
314.1592653589793
62.83185307179586
\'\'\'

View Code

#注意：此时的特性arear和perimeter不能被赋值
c.area=3 #为特性area赋值
\'\'\'
抛出异常:
AttributeError: can\'t set attribute
\'\'\'

为什么要用property

将一个类的函数定义成特性以后，对象再去使用的时候obj.name,根本无法察觉自己的name是执行了一个函数然后计算出来的，这种特性的使用方式遵循了统一访问的原则

除此之外，看下

ps：面向对象的封装有三种方式:
【public】
这种其实就是不封装,是对外公开的
【protected】
这种封装方式对外不公开,但对朋友(friend)或者子类(形象的说法是“儿子”,但我不知道为什么大家 不说“女儿”,就像“parent”本来是“父母”的意思,但中文都是叫“父类”)公开
【private】
这种封装对谁都不公开

python并没有在语法上把它们三个内建到自己的class机制中，在C++里一般会将所有的所有的数据都设置为私有的，然后提供set和get方法（接口）去设置和获取，在python中通过property方法可以实现

class Foo:
    def __init__(self,val):
        self.__NAME=val #将所有的数据属性都隐藏起来

    @property
    def name(self):
        return self.__NAME #obj.name访问的是self.__NAME(这也是真实值的存放位置)

    @name.setter
    def name(self,value):
        if not isinstance(value,str):  #在设定值之前进行类型检查
            raise TypeError(\'%s must be str\' %value)
        self.__NAME=value #通过类型检查后,将值value存放到真实的位置self.__NAME

    @name.deleter
    def name(self):
        raise TypeError(\'Can not delete\')

f=Foo(\'egon\')
print(f.name)
# f.name=10 #抛出异常\'TypeError: 10 must be str\'
del f.name #抛出异常\'TypeError: Can not delete\'

class Foo:
    def __init__(self,val):
        self.__NAME=val #将所有的数据属性都隐藏起来

    def getname(self):
        return self.__NAME #obj.name访问的是self.__NAME(这也是真实值的存放位置)

    def setname(self,value):
        if not isinstance(value,str):  #在设定值之前进行类型检查
            raise TypeError(\'%s must be str\' %value)
        self.__NAME=value #通过类型检查后,将值value存放到真实的位置self.__NAME

    def delname(self):
        raise TypeError(\'Can not delete\')

    name=property(getname,setname,delname) #不如装饰器的方式清晰

了解：一种property的古老用法

了解：一种property的古老用法

5封装与扩展性

封装在于明确区分内外，使得类实现者可以修改封装内的东西而不影响外部调用者的代码；而外部使用用者只知道一个接口(函数)，只要接口（函数）名、参数不变，使用者的代码永远无需改变。这就提供一个良好的合作基础——或者说，只要接口这个基础约定不变，则代码改变不足为虑。

#类的设计者
class Room:
    def __init__(self,name,owner,width,length,high):
        self.name=name
        self.owner=owner
        self.__width=width
        self.__length=length
        self.__high=high
    def tell_area(self): #对外提供的接口，隐藏了内部的实现细节，此时我们想求的是面积
        return self.__width * self.__length


#使用者
>>> r1=Room(\'卧室\',\'egon\',20,20,20)
>>> r1.tell_area() #使用者调用接口tell_area


#类的设计者，轻松的扩展了功能，而类的使用者完全不需要改变自己的代码
class Room:
    def __init__(self,name,owner,width,length,high):
        self.name=name
        self.owner=owner
        self.__width=width
        self.__length=length
        self.__high=high
    def tell_area(self): #对外提供的接口，隐藏内部实现，此时我们想求的是体积,内部逻辑变了,只需求修该下列一行就可以很简答的实现,而且外部调用感知不到,仍然使用该方法，但是功能已经变了
        return self.__width * self.__length * self.__high


#对于仍然在使用tell_area接口的人来说，根本无需改动自己的代码，就可以用上新功能
>>> r1.tell_area()

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十一绑定方法与非绑定方法

1类中定义的函数分成两大类

一：绑定方法（绑定给谁，谁来调用就自动将它本身当作第一个参数传入）：

　　　　1. 绑定到类的方法：用classmethod装饰器装饰的方法。

为类量身定制

类.boud_method(),自动将类当作第一个参数传入

（其实对象也可调用，但仍将类当作第一个参数传入）

　　　　2. 绑定到对象的方法：没有被任何装饰器装饰的方法。

为对象量身定制

对象.boud_method(),自动将对象当作第一个参数传入

（属于类的函数，类可以调用，但是必须按照函数的规则来，没有自动传值那么一说）

二：非绑定方法：用staticmethod装饰器装饰的方法

　　 1. 不与类或对象绑定，类和对象都可以调用，但是没有自动传值那么一说。就是一个普通工具而已

　　　　注意：与绑定到对象方法区分开，在类中直接定义的函数，没有被任何装饰器装饰的，都是绑定到对象的方法，可不是普通函数，对象调用该方法会自动传值，而staticmethod装饰的方法，不管谁来调用，都没有自动传值一说

2 绑定方法

绑定给对象的方法（略）

绑定给类的方法（classmethod）

　　classmehtod是给类用的，即绑定到类，类在使用时会将类本身当做参数传给类方法的第一个参数（即便是对象来调用也会将类当作第一个参数传入），python为我们内置了函数classmethod来把类中的函数定义成类方法

HOST=\'127.0.0.1\'
PORT=3306
DB_PATH=r\'C:\\Users\\Administrator\\PycharmProjects\\test\\面向对象编程\\test1\\db\'

settings.py

mport settings
class MySQL:
    def __init__(self,host,port):
        self.host=host
        self.port=port

    @classmethod
    def from_conf(cls):
        print(cls)
        return cls(settings.HOST,settings.PORT)

print(MySQL.from_conf) #<bound method MySQL.from_conf of <class \'__main__.MySQL\'>>
conn=MySQL.from_conf()

conn.from_conf() #对象也可以调用，但是默认传的第一个参数仍然是类

3非绑定方法

在类内部用staticmethod装饰的函数即非绑定方法，就是普通函数

statimethod不与类或对象绑定，谁都可以调用，没有自动传值效果

import hashlib
import time
class MySQL:
    def __init__(self,host,port):
        self.id=self.create_id()
        self.host=host
        self.port=port
    @staticmethod
    def create_id(): #就是一个普通工具
        m=hashlib.md5(str(time.time()).encode(\'utf-8\'))
        return m.hexdigest()


print(MySQL.create_id) #<function MySQL.create_id at 0x0000000001E6B9D8> #查看结果为普通函数
conn=MySQL(\'127.0.0.1\',3306)
print(conn.create_id) #<function MySQL.create_id at 0x00000000026FB9D8> #查看结果为普通函数

4 classmethod与staticmethod的区别

import settings
class MySQL:
    def __init__(self,host,port):
        self.host=host
        self.port=port

    @staticmethod
    def from_conf():
        return MySQL(settings.HOST,settings.PORT)

    # @classmethod #哪个类来调用,就将哪个类当做第一个参数传入
    # def from_conf(cls):
    #     return cls(settings.HOST,settings.PORT)

    def __str__(self):
        return \'就不告诉你\'

class Mariadb(MySQL):
    def __str__(self):
        return \'<%s:%s>\' %(self.host,self.port)


m=Mariadb.from_conf()
print(m) #我们的意图是想触发Mariadb.__str__,但是结果触发了MySQL.__str__的执行，打印就不告诉你：

mariadb是mysql

mariadb是mysql

5 练习

定义MySQL类

　　1.对象有id、host、port三个属性

　　2.定义工具create_id，在实例化时为每个对象随机生成id，保证id唯一

　　3.提供两种实例化方式，方式一：用户传入host和port 方式二：从配置文件中读取host和port进行实例化

　　4.为对象定制方法，save和get_obj_by_id，save能自动将对象序列化到文件中，文件路径为配置文件中DB_PATH,文件名为id号，保存之前验证对象是否已经存在，若存在则抛出异常，;get_obj_by_id方法用来从文件中反序列化出对象

原文链接：http://www.cnblogs.com/dkblog/archive/2011/10/10/2205200.html
 Python官方Doc：《20.15. uuid — UUID objects according to RFC 4122》
    UUID的算法介绍：《A Universally Unique IDentifier (UUID) URN Namespace》

概述：

    UUID是128位的全局唯一标识符，通常由32字节的字符串表示。
    它可以保证时间和空间的唯一性，也称为GUID，全称为：
            UUID —— Universally Unique IDentifier      Python 中叫 UUID
            GUID —— Globally Unique IDentifier          C#  中叫 GUID

    它通过MAC地址、时间戳、命名空间、随机数、伪随机数来保证生成ID的唯一性。
    UUID主要有五个算法，也就是五种方法来实现：

       1、uuid1()——基于时间戳

               由MAC地址、当前时间戳、随机数生成。可以保证全球范围内的唯一性，
               但MAC的使用同时带来安全性问题，局域网中可以使用IP来代替MAC。

       2、uuid2()——基于分布式计算环境DCE（Python中没有这个函数）

                算法与uuid1相同，不同的是把时间戳的前4位置换为POSIX的UID。
                实际中很少用到该方法。

      3、uuid3()——基于名字的MD5散列值

                通过计算名字和命名空间的MD5散列值得到，保证了同一命名空间中不同名字的唯一性，
                和不同命名空间的唯一性，但同一命名空间的同一名字生成相同的uuid。    

       4、uuid4()——基于随机数

                由伪随机数得到，有一定的重复概率，该概率可以计算出来。

       5、uuid5()——基于名字的SHA-1散列值

                算法与uuid3相同，不同的是使用 Secure Hash Algorithm 1 算法

使用方面：

    首先，Python中没有基于DCE的，所以uuid2可以忽略；
    其次，uuid4存在概率性重复，由无映射性，最好不用；
    再次，若在Global的分布式计算环境下，最好用uuid1；
    最后，若有名字的唯一性要求，最好用uuid3或uuid5。

编码方法：

    # -*- coding: utf-8 -*-

    import uuid

    name = "test_name"
    namespace = "test_namespace"

    print uuid.uuid1()  # 带参的方法参见Python Doc
    print uuid.uuid3(namespace, name)
    print uuid.uuid4()
    print uuid.uuid5(namespace, name)

创建唯一id之UUID

创建唯一id之UUID

#settings.py内容
\'\'\'
HOST=\'127.0.0.1\'
PORT=3306
DB_PATH=r\'E:\\CMS\\aaa\\db\'
\'\'\'
import settings
import uuid
import pickle
import os
class MySQL:
    def __init__(self,host,port):
        self.id=self.create_id()
        self.host=host
        self.port=port

    def save(self):
        if not self.is_exists:
            raise PermissionError(\'对象已存在\')
        file_path=r\'%s%s%s\' %(settings.DB_PATH,os.sep,self.id)
        pickle.dump(self,open(file_path,\'wb\'))

    @property
    def is_exists(self):
        tag=True
        files=os.listdir(settings.DB_PATH)
        for file in files:
            file_abspath=r\'%s%s%s\' %(settings.DB_PATH,os.sep,file)
            obj=pickle.load(open(file_abspath,\'rb\'))
            if self.host == obj.host and self.port == obj.port:
                tag=False
                break
        return tag
    @staticmethod
    def get_obj_by_id(id):
        file_abspath = r\'%s%s%s\' % (settings.DB_PATH, os.sep, id)
        return pickle.load(open(file_abspath,\'rb\'))

    @staticmethod
    def create_id():
        return str(uuid.uuid1())

    @classmethod
    def from_conf(cls):
        print(cls)
        return cls(settings.HOST,settings.PORT)

# print(MySQL.from_conf) #<bound method MySQL.from_conf of <class \'__main__.MySQL\'>>
conn=MySQL.from_conf()
conn.save()

conn1=MySQL(\'127.0.0.1\',3306)
conn1.save() #抛出异常PermissionError: 对象已存在


obj=MySQL.get_obj_by_id(\'7e6c5ec0-7e9f-11e7-9acc-408d5c2f84ca\')
print(obj.host)

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其他练习

class Date:
    def __init__(self,year,month,day):
        self.year=year
        self.month=month
        self.day=day
    @staticmethod
    def now(): #用Date.now()的形式去产生实例,该实例用的是当前时间
        t=time.localtime() #获取结构化的时间格式
        return Date(t.tm_year,t.tm_mon,t.tm_mday) #新建实例并且返回
    @staticmethod
    def tomorrow():#用Date.tomorrow()的形式去产生实例,该实例用的是明天的时间
        t=time.localtime(time.time()+86400)
        return Date(t.tm_year,t.tm_mon,t.tm_mday)

a=Date(\'1987\',11,27) #自己定义时间
b=Date.now() #采用当前时间
c=Date.tomorrow() #采用明天的时间

print(a.year,a.month,a.day)
print(b.year,b.month,b.day)
print(c.year,c.month,c.day)


#分割线==============================
import time
class Date:
    def __init__(self,year,month,day):
        self.year=year
        self.month=month
        self.day=day
    @staticmethod
    def now():
        t=time.localtime()
        return Date(t.tm_year,t.tm_mon,t.tm_mday)

class EuroDate(Date):
    def __str__(self):
        return \'year:%s month:%s day:%s\' %(self.year,self.month,self.day)

e=EuroDate.now()
print(e) #我们的意图是想触发EuroDate.__str__,但是结果为
\'\'\'
输出结果:
<__main__.Date object at 0x1013f9d68>
\'\'\'
因为e就是用Date类产生的,所以根本不会触发EuroDate.__str__,解决方法就是用classmethod

import time
class Date:
    def __init__(self,year,month,day):
        self.year=year
        self.month=month
        self.day=day
    # @staticmethod
    # def now():
    #     t=time.localtime()
    #     return Date(t.tm_year,t.tm_mon,t.tm_mday)

    @classmethod #改成类方法
    def now(cls):
        t=time.localtime()
        return cls(t.tm_year,t.tm_mon,t.tm_mday) #哪个类来调用,即用哪个类cls来实例化

class EuroDate(Date):
    def __str__(self):
        return \'year:%s month:%s day:%s\' %(self.year,self.month,self.day)

e=EuroDate.now()
print(e) #我们的意图是想触发EuroDate.__str__,此时e就是由EuroDate产生的,所以会如我们所愿
\'\'\'
输出结果:
year:2017 month:3 day:3
\'\'\'