python高级技术(网络编程二)

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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高级技术(网络编程二)相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

一 粘包现象(基于TCP协议实现远程执行命令)

1、TCP协议,会出现粘包现象

例:ipconfig命令,客户端收到的字符串比较短,客户端能够收完整,

  tasklist命令,客户端收到的字符串超过1024,客户端收到信息不完整,就是粘包问题

服务端:

# 服务端应该满足两个特点
# 1、一直对外提供服务
# 2、并发的服务多个客户端
import subprocess
from socket import *

server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
server.bind((\'127.0.0.1\', 8081))
server.listen(5)

# 服务端应该做两件事
# 第一件事:循环地从半链接池中取出链接请求与其建立双向链接,拿到链接对象
while True:
    conn, client_addr = server.accept()

    # 第二件事:拿到链接对象,与其进行通信循环
    while True:
        try:
            cmd = conn.recv(1024)
            if len(cmd) == 0:
                break
            obj = subprocess.Popen(cmd.decode(\'utf-8\'),
                                   shell=True,
                                   stdout=subprocess.PIPE,
                                   stderr=subprocess.PIPE
                                   )
            stdout_res = obj.stdout.read()
            stderr_res = obj.stderr.read()
            print(len(stdout_res)+len(stderr_res))
            print(stderr_res.decode(\'gbk\'))
            print(stdout_res.decode(\'gbk\'))
            conn.send(stdout_res+stderr_res)
            # with open(\'1.mp4\',model=\'rb\') as f:
            #   for line in f:
            #       conn.send(line)
        except Exception:
            break
    conn.close()

客户端:

from socket import *

client = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
client.connect((\'127.0.0.1\', 8081))

while True:
    msg = input(\'请输入命令>>>:\').strip()
    if len(msg) == 0:
        continue
    client.send(msg.encode(\'utf-8\'))

    # 解决粘包问题思路:
    # 1、拿到数据的总大小total_size
    # 2、recv_size=0,循环接受,每接受一次,recv_size+=接受的长度
    # 3、直到recv_size=total_size,结束循环

    cmd_res = client.recv(1024)  # 本次接受,最大接受1024Bytes
    print(cmd_res.decode(\'gbk\'))  # windows系统用gbk

# 粘包问题出现的原因
# 1、tcp是流式协议,数据像水流一样粘在一起,没有任何边界区分
# 2、收数据没收干净,有残余,就会下一次结果混淆在一起。

# 解决的核心方法就是:每次都收干净,不要任何残留

2、UDP协议,不会出现粘包现象

一个sendto对应一个recvfrom,不会出现粘包的底层原理是,不需要建立三次握手,发信息类似于集装箱

超出的集装箱部分的信息,就扔掉,所以不会出现粘包现象,是不可靠传输。

服务端:

import socket

server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
server.bind((\'127.0.0.1\', 8080))
res1 = server.recvfrom(1024)

print(res1)

res2 = server.recvfrom(1024)
print(res2)

server.close()

客户端:

import socket

client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
client.sendto(b\'hello\', (\'127.0.0.1\', 8080))
client.sendto(b\'world\', (\'127.0.0.1\', 8080))

client.close()

# UDP协议一个sendto 对应 一个服务端的recvfrom

二 什么是粘包

发送端可以是一K一K地发送数据,而接收端的应用程序可以两K两K地提走数据,当然也有可能一次提走3K或6K数据,或者一次只提走几个字节的数据,也就是说,应用程序所看到的数据是一个整体,或说是一个流(stream),一条消息有多少字节对应用程序是不可见的,因此TCP协议是面向流的协议,这也是容易出现粘包问题的原因。而UDP是面向消息的协议,每个UDP段都是一条消息,应用程序必须以消息为单位提取数据,不能一次提取任意字节的数据,这一点和TCP是很不同的。怎样定义消息呢?可以认为对方一次性write/send的数据为一个消息,需要明白的是当对方send一条信息的时候,无论底层怎样分段分片,TCP协议层会把构成整条消息的数据段排序完成后才呈现在内核缓冲区。

例如基于tcp的套接字客户端往服务端上传文件,发送时文件内容是按照一段一段的字节流发送的,在接收方看了,根本不知道该文件的字节流从何处开始,在何处结束

所谓粘包问题主要还是因为接收方不知道消息之间的界限,不知道一次性提取多少字节的数据所造成的。

此外,发送方引起的粘包是由TCP协议本身造成的,TCP为提高传输效率,发送方往往要收集到足够多的数据后才发送一个TCP段。若连续几次需要send的数据都很少,通常TCP会根据优化算法把这些数据合成一个TCP段后一次发送出去,这样接收方就收到了粘包数据。

  1. TCP(transport control protocol,传输控制协议)是面向连接的,面向流的,提供高可靠性服务。收发两端(客户端和服务器端)都要有一一成对的socket,因此,发送端为了将多个发往接收端的包,更有效的发到对方,使用了优化方法(Nagle算法),将多次间隔较小且数据量小的数据,合并成一个大的数据块,然后进行封包。这样,接收端,就难于分辨出来了,必须提供科学的拆包机制。 即面向流的通信是无消息保护边界的。
  2. UDP(user datagram protocol,用户数据报协议)是无连接的,面向消息的,提供高效率服务。不会使用块的合并优化算法,, 由于UDP支持的是一对多的模式,所以接收端的skbuff(套接字缓冲区)采用了链式结构来记录每一个到达的UDP包,在每个UDP包中就有了消息头(消息来源地址,端口等信息),这样,对于接收端来说,就容易进行区分处理了。 即面向消息的通信是有消息保护边界的。
  3. tcp是基于数据流的,于是收发的消息不能为空,这就需要在客户端和服务端都添加空消息的处理机制,防止程序卡住,而udp是基于数据报的,即便是你输入的是空内容(直接回车),那也不是空消息,udp协议会帮你封装上消息头,实验略

udp的recvfrom是阻塞的,一个recvfrom(x)必须对唯一一个sendinto(y),收完了x个字节的数据就算完成,若是y>x数据就丢失,这意味着udp根本不会粘包,但是会丢数据,不可靠

tcp的协议数据不会丢,没有收完包,下次接收,会继续上次继续接收,己端总是在收到ack时才会清除缓冲区内容。数据是可靠的,但是会粘包。

两种情况下会发生粘包。

发送端需要等缓冲区满才发送出去,造成粘包(发送数据时间间隔很短,数据了很小,会合到一起,产生粘包)

服务端:

from socket import *
ip_port=(\'127.0.0.1\',8080)

tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
tcp_socket_server.bind(ip_port)
tcp_socket_server.listen(5)


conn,addr=tcp_socket_server.accept()


data1=conn.recv(10)
data2=conn.recv(10)

print(\'----->\',data1.decode(\'utf-8\'))
print(\'----->\',data2.decode(\'utf-8\'))

conn.close()

客户端:

import socket
BUFSIZE=1024
ip_port=(\'127.0.0.1\',8080)

s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
res=s.connect_ex(ip_port)


s.send(\'hello\'.encode(\'utf-8\'))
s.send(\'feng\'.encode(\'utf-8\'))

接收方不及时接收缓冲区的包,造成多个包接收(客户端发送了一段数据,服务端只收了一小部分,服务端下次再收的时候还是从缓冲区拿上次遗留的数据,产生粘包)

服务端:

from socket import *
ip_port=(\'127.0.0.1\',8080)

tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
tcp_socket_server.bind(ip_port)
tcp_socket_server.listen(5)


conn,addr=tcp_socket_server.accept()


data1=conn.recv(2) #一次没有收完整
data2=conn.recv(10)#下次收的时候,会先取旧的数据,然后取新的

print(\'----->\',data1.decode(\'utf-8\'))
print(\'----->\',data2.decode(\'utf-8\'))

conn.close()

客户端:

import socket
BUFSIZE=1024
ip_port=(\'127.0.0.1\',8080)

s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
res=s.connect_ex(ip_port)


s.send(\'hello feng\'.encode(\'utf-8\'))

三、解决粘包的方法

1、struct模块 

该模块可以把一个类型,如数字,转成固定长度的bytes

struct.pack(\'i\',1111111111111)

2、解决办法

为字节流加上自定义固定长度报头,报头中包含字节流长度,然后一次send到对端,对端在接收时,先从缓存中取出定长的报头,然后再取真实数据

服务端:

import subprocess
import struct
from socket import *

server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
server.bind((\'127.0.0.1\', 8081))
server.listen(5)

# 服务端应该做两件事
# 第一件事:循环地从半链接池中取出链接请求与其建立双向链接,拿到链接对象
while True:
    conn, client_addr = server.accept()

    # 第二件事:拿到链接对象,与其进行通信循环
    while True:
        try:
            cmd = conn.recv(1024)
            if len(cmd) == 0:
                break
            obj = subprocess.Popen(cmd.decode(\'utf-8\'),
                                   shell=True,
                                   stdout=subprocess.PIPE,
                                   stderr=subprocess.PIPE
                                   )
            stdout_res = obj.stdout.read()
            stderr_res = obj.stderr.read()
            total_size = len(stdout_res) + len(stderr_res)

            # 1、先发头信息(固定长度的bytes):对数据描述信息
            # int--->固定长度的bytes
            header = struct.pack(\'i\', total_size)
            conn.send(header)
            # 2、再发真实的数据
            conn.send(stdout_res)
            conn.send(stderr_res)
        except Exception:
            break
    conn.close()

客户端:

import struct
from socket import *

client = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
client.connect((\'127.0.0.1\', 8081))

while True:
    msg = input(\'请输入命令>>>:\').strip()
    if len(msg) == 0:
        continue
    client.send(msg.encode(\'utf-8\'))

    # 解决粘包问题思路:
    # 一、先收固定长度的头:解析出数据的描述信息,包括数据的总大小total_size
    header = client.recv(4)
    total_size = struct.unpack(\'i\', header)[0]  # 解析出来,是个小元组
    # 二、根据解析出的描述信息,接受真实的数据
    # 2、recv_size=0,循环接受,每接受一次,recv_size+=接受的长度
    # 3、直到recv_size=total_size,结束循环
    recv_size = 0
    while recv_size < total_size:
        recv_data = client.recv(1024)  # 本次接受,最大接受1024Bytes
        recv_size += len(recv_data)
        print(recv_data.decode(\'gbk\'), end=\'\')  # windows系统用gbk
    else:
        print()

# 粘包问题出现的原因
# 1、tcp是流式协议,数据像水流一样粘在一起,没有任何边界区分
# 2、收数据没收干净,有残余,就会下一次结果混淆在一起。

# 解决的核心方法就是:每次都收干净,不要任何残留

3、自制报头,报头是字典情况

我们可以把报头做成字典,字典里包含将要发送的真实数据的详细信息,然后json序列化,然后用struck将序列化后的数据长度打包成4个字节(4个自己足够用了)

发送时:

先发报头长度

再编码报头内容然后发送

最后发真实内容

 

接收时:

先手报头长度,用struct取出来

根据取出的长度收取报头内容,然后解码,反序列化

从反序列化的结果中取出待取数据的详细信息,然后去取真实的数据内容

服务端:

import subprocess
import struct
import json
from socket import *

server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
server.bind((\'127.0.0.1\', 8081))
server.listen(5)

# 服务端应该做两件事
# 第一件事:循环地从半链接池中取出链接请求与其建立双向链接,拿到链接对象
while True:
    conn, client_addr = server.accept()

    # 第二件事:拿到链接对象,与其进行通信循环
    while True:
        try:
            cmd = conn.recv(1024)
            if len(cmd) == 0:
                break
            obj = subprocess.Popen(cmd.decode(\'utf-8\'),
                                   shell=True,
                                   stdout=subprocess.PIPE,
                                   stderr=subprocess.PIPE
                                   )
            stdout_res = obj.stdout.read()
            stderr_res = obj.stderr.read()
            total_size = len(stdout_res) + len(stderr_res)

            # 1、制作头
            header_dic = 
                \'filename\': \'a.txt\',
                \'total_size\': total_size,
                \'md5\': \'12sddeio\'
            
            json_str = json.dumps(header_dic)
            json_str_bytes = json_str.encode(\'utf-8\')
            # 2、先发头信息(固定长度的bytes):对数据描述信息
            # int--->固定长度的bytes
            header_size = struct.pack(\'i\', len(json_str_bytes))
            # 发头的长度信息
            conn.send(header_size)

            # 3、发头信息
            conn.send(json_str_bytes)
            # 4、再发真实的数据
            conn.send(stdout_res)
            conn.send(stderr_res)
        except Exception:
            break
    conn.close()

客户端:

import struct
import json
from socket import *

client = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
client.connect((\'127.0.0.1\', 8081))

while True:
    msg = input(\'请输入命令>>>:\').strip()
    if len(msg) == 0:
        continue
    client.send(msg.encode(\'utf-8\'))

    # 解决粘包问题思路:
    # 一、先收固定长度的头:解析出数据的描述信息,包括数据的总大小total_size
    header_size = client.recv(4)
    header_len = struct.unpack(\'i\', header_size)[0]

    json_str_bytes = client.recv(header_len)
    json_str = json_str_bytes.decode(\'utf-8\')
    header_dic = json.loads(json_str)
    print(header_dic)
    total_size = header_dic[\'total_size\']
    # 二、根据解析出的描述信息,接受真实的数据
    # 2、recv_size=0,循环接受,每接受一次,recv_size+=接受的长度
    # 3、直到recv_size=total_size,结束循环
    recv_size = 0
    while recv_size < total_size:
        recv_data = client.recv(1024)  # 每次接受,最大接受1024Bytes
        recv_size += len(recv_data)
        print(recv_data.decode(\'gbk\'), end=\'\')  # windows系统用gbk
    else:
        print()

# 粘包问题出现的原因
# 1、tcp是流式协议,数据像水流一样粘在一起,没有任何边界区分
# 2、收数据没收干净,有残余,就会下一次结果混淆在一起。

# 解决的核心方法就是:每次都收干净,不要任何残留

四、socketserver实现并发

1、TCP协议的并发

服务端:

import socketserver


class MyRequestHandle(socketserver.BaseRequestHandler):
    def handle(self):
        print(self.request)  # 如果TCP协议,self.request--->conn
        print(self.client_address)
        while True:
            try:
                msg = self.request.recv(1024)
                if len(msg) == 0:
                    break
                self.request.send(msg.upper())
            except Exception:
                break
        self.request.close()


# 服务端应该做两件事
# 第一件事:循环地从半链接池中取出链接请求与其建立双向链接,拿到链接对象
s = socketserver.ThreadingTCPServer((\'127.0.0.1\', 8080), MyRequestHandle)
s.serve_forever()
# 等同于
# while True:
#     conn, client_addr = server.accept()

# 第二件事:拿到链接对象,与其进行通信循环----》handle方法

客户端:

from socket import *

client = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
client.connect((\'127.0.0.1\', 8080))

while True:
    msg = input(\'请输入命令>>>:\').strip()
    if len(msg) == 0:
        continue
    client.send(msg.encode(\'utf-8\'))

    res = client.recv(1024)
    print(res.decode(\'utf-8\'))

2、UDP协议

服务端:

import socketserver


class MyRequesthandle(socketserver.BaseRequestHandler):
    def handle(self):
        client_data = self.request[0]
        server = self.request[1]
        client_address = self.client_address
        print(\'客户端发来的数据\'.format(client_data))
        server.sendto(client_data.upper(), client_address)


s = socketserver.ThreadingUDPServer((\'127.0.0.1\', 8080), MyRequesthandle)
s.serve_forever()

# 相当于:只负责循环的收
# while True:
#     data, server_addr = client.recvfrom(1024)
#     启动一个线程处理后续的事情(data,client_addr)

客户端:

import socket

client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)  # 数据报协议---》UDP协议

while True:
    msg = input(\'>>>:\').strip()
    client.sendto(msg.encode(\'utf-8\'), (\'127.0.0.1\', 8080))
    data, server_addr = client.recvfrom(1024)
    print(data.decode(\'utf-8\'))
client.close()

 

Python面对对象高级编程

文章目录


此文章参考廖雪峰官网:面向对象高级编程 - 廖雪峰的官方网站 (liaoxuefeng.com)

一、使用__slots__

  • 正常情况下,当我们定义了一个,并且根据创建了实例后,我们可以给这些实例绑定任何属性和方法,就这是动态语言的灵活性,下面来看案例:

    - 创建一个类
    >>> class Student(object):
    ...     pass
    ... 
    
    - 创建一个实例,并且绑定属性'name'
    >>> zhangsan = Student()
    >>> zhangsan.name = 'zhangsan' 
    >>> zhangsan.name
    'zhangsan'
    
    - 还可以绑定方法
    >>> def set_age(self,age):
    ...     self.age = age
    ... 
    >>> from types import MethodType  #导入模块
    >>> zhangsan.set_age = MethodType(set_age,zhangsan)  #给zhangsan实例绑定方法 
    >>> zhangsan.set_age(22) 
    >>> zhangsan.age
    22
    
    - 上面的'zhangsan'实例绑定的方法,只对'zhangsan'本身生效,如果根据'Student'类再次创建实例,'新创建的实例是没有这些方法的'
    >>> lisi = Student() 
    >>> lisi.set_age
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    AttributeError: 'Student' object has no attribute 'set_age'
    >>> lisi.set_age(33)    #无法调用
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    AttributeError: 'Student' object has no attribute 'set_age'
        
    - 如果想让上面的方法绑定到所有根据'Student'类创建的实例,我们可以直接给'Student类'绑定方法
    >>> def set_score(self,score):
    ...     self.score = score
    ... 
    >>> Student.set_score = set_score
    >>> lisi.set_score(99) 
    >>> lisi.score      
    99
    >>> zhangsan.set_score(98) 
    >>> zhangsan.score
    98
    
  • 通常情况下,上面的set_score方法是可以直接定义到中的,但是动态绑定允许我们在程序运行的过程中动态的为类添加功能,这在静态语言中很难实现

  • 当我们需要限制实例的属性,例如,只允许对Student类创建的实例添加nameage属性,想要达到这种效果,我们可以在定义类的时候,定义一个特殊的__slots__变量,来限制实例可添加的属性:

    - 可以看到在使用'__slots__'变量后,创建的实例'zhangsan'只可以绑定特点的属性
    >>> class Student(object):
    ...     __slots__ = ('name','age')
    ... 
    >>> zhangsan = Student()
    >>> zhangsan.name = 'zhangsan' 
    >>> zhangsan.age = 22
    >>> zhangsan.score = 98  
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    AttributeError: 'Student' object has no attribute 'score'
        
    - 要注意的是,类中的'__slots__'变量'只对当前类的实例有效,对继承的子类是无效的'
    >>> class Test_Student(Student):
    ...     pass
    ... 
    >>> lisi = Test_Student()
    >>> lisi.score = 98
    >>> lisi.score
    98
    

    注意:在类中的__slots__变量只对当前类创建的实例有效,对继承的子类是无效的

二、使用装饰器——@property

  • 在绑定属性时,如果直接把属性暴露出去,这样虽然写起来简单,但是无法检查参数,导致可以随意修改属性,例如:

    >>> class Student(object):
    ...     pass
    ... 
    >>> zhangsan = Student()
    >>> zhangsan.score = 98 
    >>> zhangsan.score
    98
    
  • 可以看到,上面的zhangsan实例的score属性是可以随意定义、修改的,在实际环境中,肯定不允许这样随意进行定义、修改,为了限制score属性的范围,我们可以在类中通过添加set_score()方法来限制score属性,然后再添加一个get_score()方法来获取score,这种方式在之前的私有变量中提到过,下面来看案例:

    - 在类中使用if语句进行判断,限制score属性,可以看到在根据类创建实例后,实例的'score'属性无法随意定义、修改了
    >>> class Student(object):         
    ...     def get_score(self):
    ...             return self.score
    ...     def set_score(self,value):
    ...             if not isinstance(value,int):  #使用isinstance判断传入参数value的类型是否为int类型
    ...                     raise ValueError('score not is int')  #使用raise抛出异常
    ...             if value < 0 or value > 100:
    ...                     raise ValueError('score must between 0 — 100!!')  
    ...             self.score = value
    ... 
    >>> zhangsan = Student()
    >>> zhangsan.set_score('98') 
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
      File "<stdin>", line 6, in set_score
    ValueError: score not is int
    >>> zhangsan.set_score(120)  
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
      File "<stdin>", line 8, in set_score
    ValueError: score must between 0100!!
    >>> zhangsan.set_score(98)  
    >>> zhangsan.score
    98
    
  • 虽然上面创建类的方式可以实现效果,但是调用方法略显复杂,没有直接使用属性那么简单

  • 之前有说过装饰器这个概念,装饰器可以动态的给函数添加功能,而在Python中,对于类的方法,装饰器一样有效,Python内置的@property装饰器就是负责把一个方法变成属性进行调用

    - '@property'的实现比较复杂,来看下面的'Student'类,想要把一个'获取属性的方法'变成属性,只需要加上'@property'即可,而在下面,还可以看到'@property.setter',这是创建的另一个装饰器,负责把一个'赋值属性的方法'变成属性,于是,我们就有拥有了一个可控的属性操作
    >>> class Student(object):
    ...     @property
    ...     def score(self):
    ...             return self._score
    ...     @score.setter
    ...     def score(self,value):
    ...             if not isinstance(value,int):
    ...                     raise ValueError('score not is int!')
    ...             if value < 0 or value > 100:
    ...                     raise ValueError('score must between 0 - 100!!') 
    ...             self._score = value
    ... 
    >>> zhangsan = Student()
    >>> zhangsan.score = 98  #进行赋值操作,实际调用的是第二个score方法,也就是zhangsan.set_score(98)这样的
    >>> zhangsan.score      #同样的,进行获取操作,实际调用的是第一个score方法,也就是zhangsan.get_score()这样的
    98
    >>> zhangsan.score = '98'   #可以看到在赋值时不符合属性要求会报错
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
      File "<stdin>", line 8, in score
    ValueError: score not is int!
    >>> zhangsan.score = 120 
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
      File "<stdin>", line 10, in score
    ValueError: score must between 0 - 100!!
    
    • 上面的代码中,单独的@property其实就是getter方法,并且是只读属性的,例如:
    - 下面只使用了'getter'的装饰器,可以看到,除了在创建实例的时候可以传入'self._age'的值,创建后直接修改'zhangsan''age'属性值会报错,这就是'只读属性'
    >>> class Student(object):
    ...     def __init__(self,age):
    ...             self._age = age
    ...     @property
    ...     def age(self):
    ...             return print(self._age) 
    ... 
    >>> zhangsan = Student(22) 
    >>> zhangsan.age
    22
    >>> zhangsan.age = 25
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    AttributeError: can't set attribute 'age'
    
    • 而上面代码中的@score.setter其实就是setter方法,也就是用来修改属性的值的,例如:
    - 可以看到在使用'@age.setter'后,可以随意的去修改'self._age'的值
    >>> class Student(object):
    ...     @property
    ...     def age(self):
    ...             return print(self._age)
    ...     @age.setter
    ...     def age(self,value):
    ...             self._age = value
    ... 
    >>> zhangsan = Student()
    >>> zhangsan.age = 22
    >>> zhangsan.age
    22
    >>> zhangsan.age = 25
    >>> zhangsan.age      
    25
    
  • 注意:

    要特别注意的是,属性的方法名千万不要和实例变量重名,否则会造成无限递归,导致栈溢出报错,例如:

    >>> class Student(object):
    ...     @property
    ...     def age(self):
    ...             return print(self._age)  #这里设置为self._age,就是因为如果不加下划线,那么变量就跟方法名冲突了
    ...     @age.setter
    ...     def age(self,value):
    ...             self._age = value
    
  • 其实这个上面装饰器达到的效果可以添加多个方法来实现,例如添加get_ageset_age等,但是最终调用的是方法,如zhangsan.get_age(),而使用装饰器后,可以看到调用的是属性zhangsan.age

三、多重继承(多继承)

  • 在之前说面向对象编程时,说到过三大基本特性之一的继承特性,继承是面向对象编程的一个重要方式,因为通过继承,子类就可以继承并扩展父类的功能,而一个类是可以继承多个父类的,这种继承就叫做多重继承,也就是多继承,下面来看一个案例,理解多继承的作用:

  • 假如我们要实现以下四种动物:

    1. Dog——狗
    2. Bat——蝙蝠
    3. Parrot——鹦鹉
    4. Ostrich——鸵鸟
  • 首先可以根据特性进行分类,例如通过哺乳动物和鸟类动物,可以这样分:

  • 而如果通过“能跑”和“能飞”来说,可以这样分:

  • 如果在分的细点,就需要设置更多的层次,例如,哺乳动物中能飞能跑的,鸟类中能飞能跑的

  • 如果还要增加“宠物类”和“非宠物类”的话,类的数量会呈指数增长,这样明显是不行的,正确的做法就是使用多重继承通过多重继承,一个子类就可以同时获得多个父类的所有功能,例如:

    #!/usr/bin/env python3
    # -*- coding: utf-8 -*-
    #最上层的Animal类
    class Animal(object):
        pass
    
    #第二层的哺乳动物和鸟类
    class Mammal(Animal):
        pass
    
    class Bird(Animal):
        pass
    
    #第三层的各种动物
    class Dog(Mammal):
        pass
    
    class Bat(Mammal):
        pass
    
    class Parrot(Bird):
        pass
    
    class Ostrich(Bird):
        pass
    
    • 下面,我们要给动物加上各种功能,例如:
    - 添加跑和飞的类
    #!/usr/bin/env python3
    # -*- coding: utf-8 -*-
    #添加跑和飞的类
    class Runnable(object):
        def run(self):
            return print('Running...')
    
    class Flyable(object):
        def fly(self):
            return print('Flying...')
        
    #最上层的Animal类
    class Animal(object):
        pass
    
    #第二层的哺乳动物和鸟类
    class Mammal(Animal):
        pass
    
    class Bird(Animal):
        pass
    
    #第三层的各种动物
    class Dog(Mammal):
        pass
    
    class Bat(Mammal):
        pass
    
    class Parrot(Bird):
        pass
    
    class Ostrich(Bird):
        pass
    
    
    • 可以利用多重继承的特性让动物继承多个类,例如:
    #!/usr/bin/env python3
    # -*- coding: utf-8 -*-
    #添加跑和飞的类
    class Runnable(object):
        def run(self):
            return print('Running...')
    
    class Flyable(object):
        def fly(self):
            return print('Flying...')
        
    #最上层的Animal类
    class Animal(object):
        pass
    
    #第二层的哺乳动物和鸟类
    class Mammal(Animal):
        pass
    
    class Bird(Animal):
        pass
    
    #第三层的各种动物
    class Dog(Mammal,Runnable):
        pass
    
    class Bat(Mammal,Flyable):
        pass
    
    class Parrot(Bird,Flyable):
        pass
    
    class Ostrich(Bird,Runnable):
        pass
    
    
  • 多重继承这种让类继承多个类的设计,也叫做Mixln,是一种常见设置,只允许单一继承的语言,例如java是不能使用Mixln设计的

四、定制类

  • 在看到类似于__xx__这样的变量或者函数时要知道,这种函数是有特殊用途的,例如可以限制实例添加属性的__slots__变量,以及判断字符长度的__len__()函数,除了这些,Python的类还有许多这样有特殊用途的函数,可以帮助我们定义类
  • 下面来看几个常用的定义方法:

__str__

  • 我们先来定义一个Student类,并且打印一个实例:

    >>> class Student(object):
    ...     def __init__(self,name):
    ...             self.name = name
    ... 
    >>> print(Student('lisi'))   #打印lisi实例
    <__main__.Student object at 0x0000028800FF61D0>
    
  • 可以看到在打印实例时,输出了一堆<__main__.Student object at 0x0000028800FF61D0>,这样不易阅读,我们可以在类中添加一个__str__()方法,从而使输出更容易阅读,例如:

    >>> class Student(object):       
    ...     def __init__(self,name):
    ...             self.name = name 
    ...     def __str__(self):
    ...             return 'Student object (name is : %s)' % self.name 
    ... 
    >>> print(Student('lisi')) 
    Student object (name is : lisi)
    
    - 通过'__str__()'方法,我们可以自定义想要输出的内容,在打印实例的时候会输出,但是只有直接使用'print'时才会输出,赋值给变量的话,则还是原来的
    >>> lisi = Student('lisi') 
    >>> lisi
    <__main__.Student object at 0x00000208C62F64A0>
    
  • 在赋值变量后,输出的还是原来的不易阅读的输出,这是因为直接显示变量调用的不是__str__(),而是__repr__(),这两个方法的区别是==__str__()返回用户看到的字符串==,而==__repr__()返回程序开发者看到的字符串,即__repr__()是为了调试服务的==

  • 解决上面的方法就是再定义一个__repr__()方法,但是通常可以写成__repr__ = __str__

    >>> class Student(object):
    ...     def __init__(self,name):
    ...             self.name = name
    ...     def __str__(self):
    ...             return 'Student object (name is : %s)' % self.name
    ...     __repr__ = __str__
    ... 
    >>> print(Student('lisi')) 
    Student object (name is : lisi)
    >>> lisi = Student('lisi') 
    >>> print(lisi) 
    Student object (name is : lisi)
    

__iter__