Python 全栈开发：python面向对象三大特征

Posted 2020-10-31 人生何必久睡

一、继承

1.什么继承

继承是一种创建新类的方式，新建的类可以继承一个或多个父类（python支持多继承），父类又可称为基类或超类，新建的类称为派生类或子类。

2.为什么要有继承

子类会“”遗传”父类的属性，从而解决代码重用问题，减少代码的冗余

3.怎么应用继承

eg：

class ParentClass1: # 定义父类1
    pass

class ParentClass2: # 定义父类2
    pass

class Subclass1(ParentClass1): # 单继承 父类1
    pass

class Subclass2(ParentClass1,ParentClass2):  # 多继承多个父类  父类1 父类2
    pass

print(Subclass1.__bases__)  # 查看所有父类信息
print(Subclass2.__bases__)  # 查看所有父类信息

结果：以元组的形式返回
(<class \'__main__.ParentClass1\'>,)
(<class \'__main__.ParentClass1\'>, <class \'__main__.ParentClass2\'>)

 

4.继承与抽象（先抽象再继承）

先抽象：抽取对象之间相似之处得到了类，在总结类与类之间的相似得到父类

再继承：(子类继承父类，子类可以遗传父类属性)是基于抽象的结果，通过编程语言去实现它，肯定是先经历抽象这个过程，才能通过继承的方式去表达出抽象的结构。

5.派生与重用

派生：子类定义自己新的属性，如果与父类同名，以子类自己的为准

# 父类
class People:
    def __init__(self, name, age, sex):
        self.name = name
        self.age = age
        self.sex = sex

    def func1(self):
        print(\'People.func1\')


# 子类 派生自己的属性
class Teacher(People):
    def __init__(self, name, age, sex, level, salary):
        self.name = name
        self.age = age
        self.sex = sex

        self.level = level
        self.salary = salary

    def func1(self):
        print(\'Teacher.func1\')


# 实例化
tea1 = Teacher(\'fixd\', 18, \'male\', 9, 3.1)
print(tea1.name, tea1.age, tea1.sex, tea1.level, tea1.salary)

# 结果
fixd 18 male 9 3.1

示例代码

重用：在子类派生出的新方法中重用父类的功能

方式一：指名道姓地调用（其实与继承没有什么关系的）

# 父类
class People:
    def __init__(self, name, age, sex):
        self.name = name
        self.age = age
        self.sex = sex


# 子类 "指名道姓" 调用父类的属性
class Teacher(People):
    def __init__(self, name, age, sex, level, salary):
        People.__init__(self, name, age, sex)
        self.level = level
        self.salary = salary

方式二、super()调用（严格依赖于继承）

　　ps：super()的返回值是一个特殊的对象，该对象专门用来调用父类中的属性

　　了解：在python2中，需要super(自己的类名,self)

# 父类
class People:
    def __init__(self, name, age, sex):
        self.name = name
        self.age = age
        self.sex = sex


# 子类 super() 调用父类的属性
class Teacher(People):
    def __init__(self, name, age, sex, level, salary):       
        super().__init__(name, age, sex)
        self.level = level
        self.salary = salary 

注意：以上两种方式都可以使用，在实际的编码工作中，推荐使用统一的一种方式

 

#super()会严格按照mro列表从当前查找到的位置继续往后查找
class A:
    def test(self):
        print(\'A.test\')
        super().f1()
class B:
    def f1(self):
        print(\'from B\')
class C(A,B):
    pass

c=C()
print(C.mro()) #C->A->B->object


c.test()

mro列表

 

5.属性查找

\'\'\'
1、新式类：
    继承object的类，以及该类的子类，都是新式类

    在python3中，如果一个类没有指定继承的父类，默认就继承object
    所以说python3中所有的类都是新式类

2、经典类(只有在python2才区分经典类与新式类)：
    没有继承object的类，以及该类的子类，都是经典类
\'\'\'

单继承名称空间的查找顺序：

对象自身-------->>当前类-------->>父类-------->>object      # 查找不到，报错

多继承名称空间的查找顺序：

在菱形继承的背景下，查找属性
1、经典类：深度优先
2、新式类：广度优先

 

二、封装

1.什么是封装

字面上的意思就是，把东西隐藏起来了。

在python中的封装就是把 类中的属性（变量、函数）隐藏起来

2.为什么要用封装

封装的真谛在于明确内外

对外隐藏（类的外部只能通过我们提供的接口对类内部的隐藏属性就行访问）

对内开放（在类的内部可以直接使用隐藏属性）；

 

封装数据（变量）：将数据隐藏并不是我们的目的，可以通过接口的方式将数据暴露给类外面使用，在接口中我们可以对数据进行限制，完成对数据的控制

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()

示例代码

封装方法（函数）：主要目的隔离复杂度，将类中多个函数组合，提供一个对外封装好的接口，供使用者调用，而调用者无需考虑接口内复杂的实现过程，简化调用

#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

示例代码

3.怎么用封装

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。

PS:

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

示例代码

 

 

 

4.特性（property）

什么是特性

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

eg：

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

功能描述

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 * self.height)

# egon=People(\'egon\',75,1.80)
#
# egon.bmi=egon.weight / (egon.height * egon.height)
# print(egon.bmi)
#
# yl=People(\'yangli\',85,1.74)
# yl.bmi=yl.weight / (yl.height * yl.height)
# print(yl.bmi)


# 首先需要明确。bmi是算出来的，不是一个固定死的值，也就说我们必须编写一个功能，每次调用该功能
#都会立即计算一个值
egon=People(\'egon\',75,1.80)
yl=People(\'yangli\',85,1.74)

# 但很明显人的bmi值听起来更像一个名词而非动词
# print(egon.bmi())
# print(yl.bmi())


# 于是我们需要为bmi这个函数添加装饰器，将其伪装成一个数据属性
# egon.weight=70
# print(egon.bmi) #21.604938271604937，调用egon.bmi本质就是触发函数bmi的执行，从而拿到其返回值
# print(yl.bmi)

示例代码

 

为什么要用特性

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

PS：

【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,可以通过property方法实现

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\'

示例代码

 

三、多态

1、什么是多态

 多态指的是同一种事物多种形态

2、为什么要用多态   

用基类创建一套统一的规则，强制子类去遵循（使用抽象类实现），这样便可以
在不用考虑对象具体类型的前提下而直接使用对象下的方法

3、如何用多态

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\')

Animal

文件有多种形态：文本文件，可执行文件

import abc
class File(metaclass=abc.ABCMeta): #同一类事物:文件
    @abc.abstractmethod
    def click(self):
        pass

class Text(File): #文件的形态之一:文本文件
    def click(self):
        print(\'open file\')

class ExeFile(File): #文件的形态之二:可执行文件
    def click(self):
        print(\'execute file\')

File

PS：

1.抽象基类是不能实例化的

2.继承抽象基类的类，必须重写其抽象父类中的抽象方法

4、多态性

1.什么是多态动态绑定（在继承的背景下使用时，又称为多态性）

多态性是指在不考虑实力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

解释

2.为什么要用多态性（多态性的好处）

• 增加了程序的灵活性

以不变应万变，不论对象千变万化，使用者都是同一种形式去调用

• 增加了程序的可扩展性

通过继承animal类创建了一个新的类，使用者无需更改自己的代码，还是用func(animal)去调用 

>>> class Cat(Animal): #属于动物的另外一种形态：猫
...     def talk(self):
...         print(\'say miao\')
... 
>>> def func(animal): #对于使用者来说，自己的代码根本无需改动
...     animal.talk()
... 
>>> cat1=Cat() #实例出一只猫
>>> func(cat1) #甚至连调用方式也无需改变，就能调用猫的talk功能
say miao

\'\'\'
这样我们新增了一个形态Cat，由Cat类产生的实例cat1，使用者可以在完全不需要修改自己代码的情况下。使用和人、狗、猪一样的方式调用cat1的talk方法，即func(cat1)
\'\'\'

示例代码

 

3.鸭子类型

Python中崇尚鸭子类型（如果看起来像，叫声像而且走起路像鸭子，那么它就是鸭子）

通过继承实现的多态性，具有强耦合性；

鸭子类型，通过创建一个外观和行为像，但与原类型毫无关系的全新对象，具有松耦合性；

#其实大家一直在享受着多态性带来的好处，
#比如Python的序列类型有多种形态：字符串，列表，元组，多态性的体现
#
#str,list,tuple都是序列类型
s=str(\'hello\')
l=list([1,2,3])
t=tuple((4,5,6))

#我们可以在不考虑三者类型的前提下使用s,l,t
s.__len__()
l.__len__()
t.__len__()

len(s)
len(l)
len(t)

示例代码