Python-面向对象之一

Posted 2020-09-20

一、什么是面向对象编程

　　面向对象编程（Object Oriented Programming），简称OOP，是一种程序设计思想。OOP把对象作为程序的基本单元，一个对象包含了数据和操作数据的函数。

　　面向过程的程序设计是把计算机程序视为一系列的命令集合，即一组函数的顺序执行。为了简化程序设计，面向过程把函数继续切分为子函数，即把大块函数通过切割成小块函数来降低系统的复杂度。面向过程编程最易被初学者接受，其往往用一长段代码来实现指定功能，开发过程中最常见的操作就是粘贴复制，即：将之前实现的代码块复制到现需功能处。

　　面向对象的程序设计是把计算机程序视为一组对象的集合，而每个对象都可以接收其他对象发过来的消息，并处理这些消息，计算机程序的执行就是一系列消息在各个对象之间传递。

　　总的来说：

• 面向过程：根据业务逻辑从上到下写垒代码
• 函数式：将某功能代码封装到函数中，日后便无需重复编写，仅调用函数即可
• 面向对象：对函数进行分类和封装，让开发“更快更好更强...”

二、类和对象

　　面向对象编程是一种编程方式，此编程方式的落地需要使用 “类” 和 “对象” 来实现，所以，面向对象编程其实就是对 “类” 和 “对象” 的使用。

　　类：相当于一个模板，模版里可以包含多个函数，函数里实现一些功能。

　　对象：根据模版“类”实例化后的实例叫对象，通过实例对象可以执行类中的函数。

# 创建类
class Foo:
     
    def Bar(self):
        print ‘Bar‘
 
    def Hello(self, name):
        print ‘i am %s‘ %name
 
# 根据类Foo创建对象obj
obj = Foo()
obj.Bar()            #执行Bar方法
obj.Hello(‘kirusx‘) #执行Hello方法　

• class是关键字，表示类
• 类中的函数第一个参数必须是self，表示当前实例自身
• 创建对象，类名称后加括号即可
• 类中定义的函数叫做“方法”

三、面向对象三大特性

　　面向对象的三大特性是指：封装、继承和多态。

1、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。

　　封装的作用：

• 防止对象的数据被随意修改
• 使外部程序不需要关注对象内部的构造，只需要通过此对象对外提供的接口进行直接访问即可

　　在使用面向对象的封装特性时，需要：

• 将内容封装到某处
• 从某处调用被封装的内容

第一步：将内容封装到某处

class Foo:
 
    def __init__(self, name, age):        # 称为构造方法，根据类创建对象时自动执行
        self.name = name
        self.age = age


# 根据类Foo创建对象
# 自动执行Foo类的__init__方法
obj1 = Foo(‘kirusx‘, 25)        # 将kirusx和25分别封装到obj1（self）的name和age属性中

 第二步：从某处调用被封装的内容

调用被封装的内容时，有两种情况：

• 通过对象直接调用
• 通过self间接调用

1、通过对象直接调用被封装的内容

class Foo:
 
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
 

obj1 = Foo(‘kirusx‘, 25)
print obj1.name    # 直接调用obj1对象的name属性
print obj1.age     # 直接调用obj1对象的age属性

 2、通过self间接调用被封装的内容

执行类中的方法时，需要通过self间接调用被封装的内容。

class Foo:
  
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
  
    def detail(self):
        print(self.name)
        print(self.age)
  
obj1 = Foo(‘kirusx‘, 25)
obj1.detail()  # Python默认会将obj1传给self参数，即：obj1.detail(obj1)，所以，此时方法内部的 self ＝ obj1，即：self.name 是 kirusx；self.age 是 25

综上所述，对于面向对象的封装来说，其实就是使用构造方法将内容封装到 对象 中，然后通过对象直接或者self间接获取被封装的内容。

例子一：

游戏人生程序

1、创建三个游戏人物，分别是：

• 苍井井，女，18，初始战斗力1000
• 东尼木木，男，20，初始战斗力1800
• 波多多，女，19，初始战斗力2500

2、游戏场景，分别：

• 草丛战斗，消耗200战斗力
• 自我修炼，增长100战斗力
• 多人游戏，消耗500战斗力

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

# #####################  定义实现功能的类  #####################

class Person:

    def __init__(self, na, gen, age, fig):
        self.name = na
        self.gender = gen
        self.age = age
        self.fight =fig

    def grassland(self):
        """注释：草丛战斗，消耗200战斗力"""

        self.fight = self.fight - 200

    def practice(self):
        """注释：自我修炼，增长100战斗力"""
        
        self.fight = self.fight + 200

    def incest(self):
        """注释：多人游戏，消耗500战斗力"""
        
        self.fight = self.fight - 500

    def detail(self):
        """注释：当前对象的详细情况"""

        temp = "姓名:%s ; 性别:%s ; 年龄:%s ; 战斗力:%s"  % (self.name, self.gender, self.age, self.fight)
        print(temp)

        
# #####################  开始游戏  #####################

cang = Person(‘苍井井‘, ‘女‘, 18, 1000)    # 创建苍井井角色
dong = Person(‘东尼木木‘, ‘男‘, 20, 1800)  # 创建东尼木木角色
bo = Person(‘波多多‘, ‘女‘, 19, 2500)      # 创建波多多角色

cang.incest() #苍井空参加一次多人游戏
dong.practice()#东尼木木自我修炼了一次
bo.grassland() #波多多参加一次草丛战斗


#输出当前所有人的详细情况
cang.detail()
dong.detail()
bo.detail()


cang.incest() #苍井空又参加一次多人游戏
dong.incest() #东尼木木也参加了一个多人游戏
bo.practice() #波多多自我修炼了一次

#输出当前所有人的详细情况
cang.detail()
dong.detail()
bo.detail()

 2、继承

　　在OOP程序设计中，当我们定义一个类（class）的时候，可以从某个现有的类继承，新的类称为子类（Subclass），而被继承的类称为基类、父类或超类（Base class、Super class）。

　　比如，我们需要编写一个名为Cat的类，和一个名为Dog的类，他们都一些相同的功能，例如吃、喝、拉、撒、睡。但是他们也有有区别的地方，例如叫声。因此，我们可以这样定义：

class Animal:

    def eat(self):
        print("%s 吃 " %self.name)

    def drink(self):
        print("%s 喝 " %self.name)

    def shit(self):
        print("%s 拉 " %self.name)

    def pee(self):
        print("%s 撒 " %self.name)

    def sleep(self):
        print("%s 睡 " %self.name)


class Cat(Animal):

    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.breed ＝ ‘猫‘

    def cry(self):
        print(‘喵喵叫‘)

class Dog(Animal):
    
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.breed ＝ ‘狗‘
        
    def cry(self):
        print(‘汪汪叫‘)


# ######### 执行 #########

c1 = Cat(‘小白家的小黑猫‘)
c1.eat()

c2 = Cat(‘小黑的小白猫‘)
c2.drink()

d1 = Dog(‘胖子家的小瘦狗‘)
d1.eat()

　　所以，对于面向对象的继承来说，其实就是将多个类共有的方法提取到父类中，子类仅需继承父类而不必一一实现每个方法。

那么问题又来了，多继承呢？

• 是否可以继承多个类
• 如果继承的多个类每个类中都定了相同的函数，那么那一个会被使用呢？

1、Python的类可以继承多个类，Java和C#中则只能继承一个类

2、Python的类如果继承了多个类，那么其寻找方法的方式有两种，分别是：深度优先和广度优先

• 当类是经典类时，多继承情况下，会按照深度优先方式查找
• 当类是新式类时，多继承情况下，会按照广度优先方式查找

　　经典类和新式类，从字面上可以看出一个老一个新，新的必然包含了跟多的功能，也是之后推荐的写法，从写法上区分的话，如果当前类或者父类继承了object类，那么该类便是新式类，否则便是经典类。

经典类继承：

class D:

    def bar(self):
        print(D.bar)


class C(D):

    def bar(self):
        print(C.bar)


class B(D):

    def bar(self):
        print(B.bar)


class A(B, C):

    def bar(self):
        print(A.bar)

a = A()
# 执行bar方法时
# 首先去A类中查找，如果A类中没有，则继续去B类中找，如果B类中么有，则继续去D类中找，如果D类中么有，则继续去C类中找，如果还是未找到，则报错
# 所以，查找顺序：A --> B --> D --> C
# 在上述查找bar方法的过程中，一旦找到，则寻找过程立即中断，便不会再继续找了
a.bar()

 新式类继承：

class D(object):

    def bar(self):
        print(D.bar)


class C(D):

    def bar(self):
        print(C.bar)


class B(D):

    def bar(self):
        print(B.bar)


class A(B, C):

    def bar(self):
        print(A.bar)

a = A()
# 执行bar方法时
# 首先去A类中查找，如果A类中没有，则继续去B类中找，如果B类中么有，则继续去C类中找，如果C类中么有，则继续去D类中找，如果还是未找到，则报错
# 所以，查找顺序：A --> B --> C --> D
# 在上述查找bar方法的过程中，一旦找到，则寻找过程立即中断，便不会再继续找了
a.bar()

经典类：首先去A类中查找，如果A类中没有，则继续去B类中找，如果B类中没有，则继续去D类中找，如果D类中没有，则继续去C类中找，如果还是未找到，则报错

新式类：首先去A类中查找，如果A类中没有，则继续去B类中找，如果B类中没有，则继续去C类中找，如果C类中没有，则继续去D类中找，如果还是未找到，则报错

注意：在上述查找过程中，一旦找到，则寻找过程立即中断，便不会再继续找了。

3、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。

　　Pyhon不支持Java和C#这一类强类型语言中多态的写法，但是原生多态，其Python崇尚“鸭子类型”。

Python伪代码实现Java或C#多态：

class F1:
    pass


class S1(F1):

    def show(self):
        print ‘S1.show‘


class S2(F1):

    def show(self):
        print ‘S2.show‘


# 由于在Java或C#中定义函数参数时，必须指定参数的类型
# 为了让Func函数既可以执行S1对象的show方法，又可以执行S2对象的show方法，所以，定义了一个S1和S2类的父类
# 而实际传入的参数是：S1对象和S2对象

def Func(F1 obj):
    """Func函数需要接收一个F1类型或者F1子类的类型"""
    
    print obj.show()
    
s1_obj = S1()
Func(s1_obj) # 在Func函数中传入S1类的对象 s1_obj，执行 S1 的show方法，结果：S1.show

s2_obj = S2()
Func(s2_obj) # 在Func函数中传入Ss类的对象 ss_obj，执行 Ss 的show方法，结果：S2.show

 Python“鸭子类型”：

class F1:
    pass


class S1(F1):

    def show(self):
        print(S1.show)


class S2(F1):

    def show(self):
        print(S2.show)

def Func(obj):
    print(obj.show())

s1_obj = S1()
Func(s1_obj) 

s2_obj = S2()
Func(s2_obj) 

以上就是本节对于面向对象初级知识的介绍，总结如下：

• 面向对象是一种编程方式，此编程方式的实现是基于对 类 和 对象 的使用
• 类 是一个模板，模板中包装了多个“函数”供使用
• 对象，根据模板创建的实例（即：对象），实例用于调用被包装在类中的函数
• 面向对象三大特性：封装、继承和多态

函数式编程 和 面向对象 如何选择？分别在什么情况下使用？

答：对于 C# 和 Java 程序员来说不存在这个问题，因为该两门语言只支持面向对象编程（不支持函数式编程）。而对于 Python 和 PHP 等语言却同时支持两种编程方式，且函数式编程能完成的操作，面向对象都可以实现；而面向对象的能完成的操作，函数式编程不行（函数式编程无法实现面向对象的封装功能）。

所以，一般在Python开发中，全部使用面向对象 或 面向对象和函数式混合使用。
面向对象的应用场景:

1、提取公共功能

　　我们把一些公共的功能，可以提取出来，并且在公共的功能中创建属于这个对象的属性，然后其他的方法就可以使用这个对象的属性了

我们举一个远程上传，执行命令的例子，例子代码如下：

def upload():
    #连接服务器
    #上传文件
    #关闭
 
def cmd():
    #连接服务器
    #执行命令
    #关闭

从上面可以看出，连接服务器和关闭服务时属于公共的功能，我们用面向对象实现如下：

class SSH:
     
    def __init__(self,host,port,pwd,username):
           self.host = host
           ....
 
    def connection(self):
           #去创建连接
           self.conn = #和服务器创建的连接对象()
 
    def close(self):
           #关闭
            self.conn.关闭
 
    def upload(self):
            self.conn #使用连接上传文件
 
    def cmd(self):
            self.conn #使用连接执行命令
 
obj = SSH(...)
obj = connection()
obj.upload()
obj.close()

2、根据一个模版去创建某些东西

　　我们用面向对象，其实就是建立一个模板，比如说见一个person类，通过这个person类去实例化很多对象，子类继承它的时候，也可以重用一些属性和方法，这里就不多说了。

3、多个函数传入共同参数

　　当很多的函数需要有公共的参数时，可以吧参数提取出来，封装到对象中，便于以后方便使用。比如说，我们有很多的函数，需要用公共的参数，代码如下：

def f1(host,port,pwd,arg):
    pass
 
def f2(host,port,pwd,arg,arg2):
    pass
 
def f3(host,port,pwd,arg,arg2):
    pass

上面三个函数都用到了host、port、pwd、arg这四个参数，那我们就可以封装到对象中，代码如下：

class f:
     
    def __init__(self,host,port,pwd,arg):
            self.host = host
            self.port = port
            self.pwd = pwd
            self.arg = arg
         
    def f2(self):
            self.host
             ....
 
    def f2(self,args2):
            self.host
            ....
     
    def f3(self,args2):
            self.host
            ....