python 面向对象基础知识

Posted 2021-01-03 foremost

1、编码范式

编程  是程序员用特定的 语法+数据结构+算法 组成的代码来告诉计算机如何执行任务的过程

 如果把编程比作习武，编程方式就是武林中的各种流派，而在编程的世界里面最常见的两大流派是：面向过程和面向对象

“功夫的流派没有高低之分，只有习武的人才有高低之分“，在编程世界里更是这样，面向过程与面向对象在不同的场景下都各有优劣，谁好谁坏不能一概而论。

2、面向过程的程序设计

2.1、概念

核心是过程二字，过程 指的是解决问题的步骤，即先干什么再干什么，基于面向过程设计的程序就好比在设计一条流水线，是一种机械式的思维方式。若程序一开始要着手解决一个大的问题，

面向过程的基本设计思路就把这个大问题分解成多个小问题或子过程，这些子过程在执行的过程中继续分解，直到小问题足够简单到可以在一个小步骤范围内解决。

2.2、优点、缺点

优点：复杂的问题流程化，进而简单化（一个复杂的问题，分成一个个小的步骤去实现，实现小的步骤将会非常简单）

缺点：可维护性和可扩展性差

举个典型的面向过程的例子， 写一个数据远程备份程序， 分三步，本地数据打包，上传至云服务器，测试备份文件可用性。

import os

def data_backup(folder):
    print(f"找到要备份的目录...{folder}",)
    print("将备份文件打包，...")
    zip_file = \'/tmp/backup20181103.zip\'
    print(f"备份成功，文件为{zip_file}")
    return zip_file


def cloud_upload(file):
    print("\\nconnecting cloud storage center...")
    print("cloud storage connected.")
    print(f"upload file...xxx..to cloud...{folder}", )
    link = \'//http://www.xxx.com/bak/%s\'%os.path.basename(file)
    print(\'close connection.....\')
    return link



def data_backup_test(link):
   print(f\'\\n下载文件{link}\')

def main():
    # 步骤一：本地数据打包
    zip_file = data_backup("c:\\\\users\\\\alex\\欧美100G高清无码")
    # 步骤二：上传至云服务器
    link = cloud_upload(zip_file)
    # 步骤三：测试备份文件的可用性
    data_backup_test(link)
if __name__ == \'__main__\':
    main()

如果要修改其中一个子过程，其它子程序依赖这个子过程 ， 那就会发生一连串的影响，随着程序越来越大， 这种编程方式的维护难度会越来越高。

好比：流水线上任意环节出现改动 都会对其后的流水线产生影响

更改：

 

 缺点：牵一发动全身，扩展性极差，例如修改步骤，接着步骤三也要进行相应的修改。

2.3、应用场景

面向过程的程序设计思想一般用于那些功能一旦实现之后就很少需要改变的场景，如果你只写一些简单的脚本，去做一次性任务，用面向过程的方式极好。

著名的例子有Linux内核，以及ApacheHTTPServer等。但如果你处理的任务是复杂的，且要不断迭代和维护的，那就需要面向对象的程序设计

3、面向对象的程序设计

3.1、概念

核心是 对象 二字，理解对象为何物，必须把自己当成上帝，时间存在的万物皆为对象，不存在的也可以创造出来。

程序员基于面向对象设计程序就好比如来设计西游记，

如来解决的问题是把经书传到东土大唐，没有考虑解决问题的流程，而是设计出负责取经的师徒4人，负责骚扰的一群妖魔，负责保驾护航的一众神仙，这些都是对象。

基于面向对象设计程序好比在创造世界，世界是由一个个对象组成，而你是这个世界的上帝。

从上述的引子可以看出，对象是特征与技能的结合体。比如孙悟空：毛脸雷公嘴，技能七十二变，火眼金睛等

与面向过程的机械系思维相比，面向对象更加注重对现实世界而非流程三模拟，是一种上帝式的思维方式。

3.2、优点、缺点

解决了面向过程可扩展性低的问题，需要强调的是，对于一个软件质量来说，面向对象的程序设计并不代表全部，面向对象的程序设计只是用来解决扩展性问题。

 

 

缺点是：

编程的复杂度远高于面向过程，不了解面向对象而立即上手并基于它设计程序，极容易出现过度设计的问题，而且在一些扩展性要求低的场景使用面向对象会徒增编程难度，

比如管理linux系统的shell脚本程序就不适合用面向对象去设计，面向过程反而更加适合。

应用场景：

当然是应用于需求经常变化的软件中，一般需求的变化都集中在用户层，互联网应用，企业内部软件，游戏等都是面向对象的程序设计大显身手的好地方。

 4、面向对象的分析

4.1、什么是面向对象编程？

OOP(Object Oriented Programing）编程是利用“类”和“对象”来创建各种模型来实现对真实世界的描述。

上面的描述你必定是懵逼的，用白话解释面向对象与面向过程的区别就是：

（1）面向过程 = 个人视角

我要去做大保健，我只需考虑，我有没有钱，去哪家店，怎么去，做什么价位的就可以，你的每一步都要通过程序定义出来，
写死了，在这个程序里，你只被设定了去做大保健的功能，你说中途我想去个ktv,那可能会导致整个程序的逻辑都得更改。 
用面向过程的方式写代码，那你care的就是整个事情的执行过程

 （2）面向对象 = 上帝视角

如果你是上帝，你现在要创世纪，把这么多人、动物、山河造出来，上帝光靠自己干，一个一个的造人，多累呀，让你干这个活，你肯定是先造模子，一个男人模子，一个女人模子，剩下的就一个个复制就行啦。这个模子的作用是什么？
模子定义了人这个物种所具备的所有特征\\(或者说，我们把具备这些特征的个体归为人类\\)。

这个世界上所有的东西都是你定义的，你需要用最高效的方式去造世界，最高效的方式就是，先把世界按物种、样貌、有无生命等各种维度分类，
然后给每类东西建模型，再让其在不脱离你基本横型定义的框架下，自我繁衍（世界要多姿多彩，所以即使是同一物种，也要有些不一样）

4.2、为什么要用面向对象 

1. 使程序更加容易扩展和易更改，使开发效率变的更高
2. 基于面向对象的程序可以使它人更加容易理解你的代码逻辑，从而使团队开发变得更从容

 4.3、名词解释

类：一个类即是对一类拥有相同属性的对象的抽象、蓝图、原型、模板。在类中定义了这些对象的都具备的属性（variables(data)）、共同的方法

 

属性：人类包含很多特征，把这些特征用程序来描述的话，叫做属性，比如年龄、身高、性别、姓名等都叫做属性，一个类中，可以有多个属性

 

方法：人类不止有身高、年龄、性别这些属性，还能做好多事情，比如说话、走路、吃饭等，相比较于属性是名词，说话、走路是动词，这些动词用程序来描述就叫做方法。

 

实例(对象)：一个对象即是一个类的实例化后实例，一个类必须经过实例化后方可在程序中调用，一个类可以实例化多个对象，每个对象亦可以有不同的属性，就像人类是指所有人，每个人是指具体的对象，人与人之前有共性，亦有不同

 

实例化：把一个类转变为一个对象的过程就叫实例化

4.4、面向对象的3大特征

Encapsulation 封装

在类中对数据的赋值、内部调用对外部用户是透明的，这使类变成了一个胶囊或容器，里面包含着类的数据和方法

 

Inheritance 继承

一个类可以派生出子类，在这个父类里定义的属性、方法自动被子类继承

 

Polymorphism 多态

多态是面向对象的重要特性,简单点说:“一个接口，多种实现”，指一个基类中派生出了不同的子类，且每个子类在继承了同样的方法名的同时又对父类的方法做了不同的实现，这就是同一种事物表现出的多种形态。

 

编程其实就是一个将具体世界进行抽象化的过程，多态就是抽象化的一种体现，把一系列具体事物的共同点抽象出来, 再通过这个抽象的事物, 与不同的具体事物进行对话。

 

对不同类的对象发出相同的消息将会有不同的行为。比如，你的老板让所有员工在九点钟开始工作, 他只要在九点钟的时候说：“开始工作”即可，而不需要对销售人员说：“开始销售工作”，

对技术人员说：“开始技术工作”, 因为“员工”是一个抽象的事物, 只要是员工就可以开始工作，他知道这一点就行了。

至于每个员工，当然会各司其职，做各自的工作。

 

多态允许将子类的对象当作父类的对象使用，某父类型的引用指向其子类型的对象,调用的方法是该子类型的方法。这里引用和调用方法的代码编译前就已经决定了,而引用所指向的对象可以在运行期间动态绑定

 5、面向过程的例题：

import json
# 新用户注册
def interactive():
    name = input(\'>>\').strip()
    password = input(\'>>\').strip()
    return {
        \'name\':name,
        \'password\':password
    }
def check(user_data):
   is_valid = True
   if len(user_data[\'name\']) == 0:
       print(\'用户名不能为空\')
       is_valid = False
   if len(user_data[\'password\']) < 6:
       print(\'密码不能小于6位\')
       is_valid = False
   return {\'is_valid\':is_valid,
           \'user_data\':user_data
           }

def register(check_info):
    if check_info[\'is_valid\']:
        with open(\'db.json\',\'w\',encoding=\'utf-8\') as f:
            json.dump(check_info[\'user_data\'],f)
def main():
    user_data = interactive()
    check_info = check(user_data)
    register(check_info)
if __name__ == \'__main__\':#快捷键输入 直接输入 main 会出现提示
    main()