Python面向对象

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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面向对象相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

本章内容：

  • 创建类和对象
  • 面向对象三大特性（封装、继承、多态）
  • 类的成员（字段、方法、属性）
  • 类成员的修饰符（公有、私有）
  • 类的特殊成员
  • isinstance(obj, cls) & issubclass(sub, super)
  • 异常处理
  • 反射
  • 单例模式
创建类和对象

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。

　　类就是一个模板，模板里可以包含多个函数，函数里实现一些功能

　　对象则是根据模板创建的实例，通过实例对象可以执行类中的函数

  • class是关键字，表示类
  • 创建对象，类名称后加括号即可
# 创建类
class Foo:
     
    def buy(self):
        print("This is buy.")
 
    def Hello(self, name):
        print("This is hello.")
 
# 根据类Foo创建对象obj
obj = Foo()
obj.buy()            #执行Bar方法
obj.Hello(\'nick\')    #执行Hello方法

类和对象在内存中是如何保存的？

类以及类中的方法在内存中只有一份，而根据类创建的每一个对象都在内存中需要存一份，大致如下图：

 

如上图所示，根据类创建对象时，对象中除了封装 name 和 age 的值之外，还会保存一个类对象指针，该值指向当前对象的类。

当通过 obj1 执行方法时，过程如下：

  1. 根据当前对象中的 类对象指针 找到类中的方法
  2. 将对象 obj1 当作参数传给 方法的第一个参数 self 

注：Java和C#来说只支持面向对象编程，而python比较灵活即支持面向对象编程也支持函数式编程

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。

一、封装

封装，顾名思义就是将内容封装到某个地方，以后再去调用被封装在某处的内容。

所以，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

1、将内容封装到某处

self 是一个形式参数，当执行 obj = Foo(\'nick\', 18 ) 时，self 等于 obj

                     当执行 obj2 = Foo(\'jenny\', 21 ) 时，self 等于 obj2

2、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
class Foo:
 
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
 
obj = Foo(\'nick\', 18)
print obj.name    # 直接调用obj对象的name属性
print obj.age     # 直接调用obj对象的age属性
 
obj2 = Foo(\'jenny\', 21)
print obj2.name    # 直接调用obj2对象的name属性
print obj2.age     # 直接调用obj2对象的age属性
class Foo:
  
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
  
    def detail(self):
        print self.name
        print self.age
  
obj = Foo(\'nick\', 18)
obj.detail()  # Python默认会将obj传给self参数，即：obj.detail(obj)，所以，此时方法内部的 self ＝ obj，即：self.name 是 nick ；self.age 是 18
  
obj2 = Foo(\'jenny\', 21)
obj2.detail()  # Python默认会将obj2传给self参数，即：obj1.detail(obj2)，所以，此时方法内部的 self ＝ obj2，即：self.name 是 jenny ； self.age 是 21

#封装
#非主流方式
class Foo:

    def fetch(self):
        print(self.nick)

    def add(self):
        print(self.jenny)

obj = Foo()
obj.nick = "Nick_cool"
obj.fetch()

# obj2 = Foo()
obj.nick = "Nick_cool_2"
obj.fetch()

obj1 = Foo()
obj1.jenny = "Jenny_nice"
obj1.add()


#封装

class Foo:

    def __init__(self,bk):
        """ 构造方法 """          #析构方法在垃圾回收是解释器自己调用
        self.name = bk
        self.job = "pythoner"   # obj.job = "pythoner"
        self.age = 18           # obj.age = 18

    def fetch(self):
        print(self.name)
        print(self.age)
        print(self.job)

obj = Foo("nick")
obj.fetch()

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。

二、继承 

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。

注：除了子类和父类的称谓，你可能看到过 派生类 和 基类 ，他们与子类和父类只是叫法不同而已。

# 继承

# 基类
class Animals:

    def __init__(self,name):
        self.name = name

    def eat(self):
        print(self.name,"吃")


# 派生类
class dog(Animals):

    def tell(self):
        print("汪星人")

dog = dog("啊黄")
dog.tell()
dog.eat()

 

继承 __init__

派生类默认不继承基类__init__，需要用super声明

class A:
    def __init__(self):
        self.name = "nick"

class B(A):
    def __init__(self):
        self.age = 18
        super(B, self).__init__()   #super首先找到B的父类A，然后把类B的对象self转换为类A的对象，然后“被转换”的类A对象调用自己的__init__函数
        # A.__init__(self)          #指定运行A中__init__，不推荐

obj = B()
print(obj.__dict__)

 

多继承：

Python的类可以继承多个类，Java和C#中则只能继承一个类

Python3的类继承多个类的寻找方法的方式，Python 3中没有经典类、新式类之分

# 多继承

class A:
    def f1(self):
        print("A")

class B(A):
    def f(self):
        print("B")

class C(A):
    def f(self):
        print("C")

class D(B):
    def f(self):
        print("D")

class E(C):
    def f1(self):
        print("E")

class F(D,E):
    def f(self):
        print("F")

f1 = F()
f1.f1()

Python2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。

 

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()
经典类多继承
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()
新式类多继承

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

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

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

 

函数方法里调用函数方法执行顺序

# 函数方法里调用函数方法执行顺序

class D:

    def buy(self):
        self.f1()       #调用 f1()

    def f1(self):
        print("This is D f1.")

class C(D):

    def f1(self):
        print("This is C f1.")

class B:

    def f1(self):
        print("This is B f1.")

class A(B, C):
    pass

obj = A()
obj.buy()

 

三、多态

　　多态性（polymorphisn）是允许你将父对象设置成为和一个或更多的他的子对象相等的技术，赋值之后，父对象就可以根据当前赋值给它的子对象的特性以不同的方式运作。简单的说，就是一句话：允许将子类类型的指针赋值给父类类型的指针。
　　那么，多态的作用是什么呢？我们知道，封装可以隐藏实现细节，使得代码模块化；继承可以扩展已存在的代码模块（类）；它们的目的都是为了——代码重用。而多态则是为了实现另一个目的——接口重用！多态的作用，就是为了类在继承和派生的时候，保证使用“家谱”中任一类的实例的某一属性时的正确调用。
　　Pyhon不支持多态并且也用不到多态，多态的概念是应用于Java和C#这一类强类型语言中，而Python崇尚“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\'


# 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伪代码实现Java或C#的多态
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)
Python “鸭子类型”
class Animal:
    def __init__(self, name):    # Constructor of the class
        self.name = name
    def talk(self):              # Abstract method, defined by convention only
        raise NotImplementedError("Subclass must implement abstract method")
 
class Cat(Animal):
    def talk(self):
        return \'Meow!\'
 
class Dog(Animal):
    def talk(self):
        return \'Woof! Woof!\'
 
animals = [Cat(\'Missy\'),
           Dog(\'Lassie\')]
 
for animal in animals:
    print animal.name + \': \' + animal.talk()
通过Python模拟的多态

 

类的方法

类的成员可以分为三大类：字段、方法和属性。

注：所有成员中，只有普通字段的内容保存对象中，即：根据此类创建了多少对象，在内存中就有多少个普通字段。而其他的成员，则都是保存在类中，即：无论对象的多少，在内存中只创建一份。

 

 一、字段

字段包括：普通字段和静态字段，他们在定义和使用中有所区别，而最本质的区别是内存中保存的位置不同，

  • 普通字段属于对象
  • 静态字段属于类
class Foo:
     
    # 静态字段
    country = "China"

    def __init__(self, name):

        # 普通字段
        self.name = name

# 直接访问静态字段
Foo.country

# 直接访问普通字段
obj = Foo("山西")

由上述代码可以看出【普通字段需要通过对象来访问】【静态字段通过类访问】，在使用上可以看出普通字段和静态字段的归属是不同的。 

  • 静态字段在内存中只保存一份
  • 普通字段在每个对象中都要保存一份

应用场景： 通过类创建对象时，如果每个对象都具有相同的字段，那么就使用静态字段

 

二、方法

方法包括：普通方法、静态方法和类方法，三种方法在内存中都归属于类，区别在于调用方式不同。

  • 普通方法：由对象调用；至少一个self参数；执行普通方法时，自动将调用该方法的对象赋值给self；
  • 类方法：由类调用； 至少一个cls参数；执行类方法时，自动将调用该方法的类复制给cls；
  • 静态方法：由类调用；无默认参数；
class Foo:


    #静态方法
    @staticmethod
    def xo(arg1, arg2):     #无默认参数，可不传参数，可传任意参数
        print("xo")


    #类方法
    @classmethod
    def xxoo(cls):             #定义类方法，至少有一个cls参数
        print(cls)


    #普通方法，类中
    def show(self):           #定义普通方法，至少有一个self参数
        print("show")


# 调用静态方法
Foo.xo(1,2)

# 调用类方法
Foo.xxoo()

# 调用普通方法
obj = Foo:
obj.show()

相同点：对于所有的方法而言，均属于类（非对象）中，所以，在内存中也只保存一份。

不同点：方法调用者不同、调用方法时自动传入的参数不同。

 

三、属性

属性的基本使用

由属性的定义和调用要注意一下几点：

  • 定义时，在普通方法的基础上添加 @property 装饰器；
  • 定义时，属性仅有一个self参数
  • 调用时，无需括号
               方法：foo_obj.func()
               属性：foo_obj.prop

注意：属性存在意义是：访问属性时可以制造出和访问字段完全相同的假象

      属性由方法变种而来，如果Python中没有属性，方法完全可以代替其功能。

class Foo:

    def __init__(self, name):
        self.name = name

    # 属性，将方法伪造成一种字段
    @property
    def end(self):
        return self.name

    # 修改end值
    @end.setter
    def end(self, new_name):
        self.name = new_name


obj = Foo("nick")

# 调用属性，不需要加括号
result2 = obj.end
print(result2)

# 调用修改end.setter属性（自动将jenny传入当参数new_name）
obj.end = "jenny"

result3 = obj.end
print(result3)

 

属性的两种定义方式 

属性的定义有两种方式：

  • 装饰器 即：在方法上应用装饰器
  • 静态字段 即：在类中定义值为property对象的静态字段

装饰器方式：在类的普通方法上应用@property装饰器

我们知道Python中的类有经典类和新式类，新式类的属性比经典类的属性丰富。（ 如果类继object，那么该类是新式类 ）
经典类，具有一种@property装饰器

# ############### 定义 ###############    
class Goods:

    @property
    def price(self):
        return "nick"
# ############### 调用 ###############
obj = Goods()
result = obj.price  # 自动执行 @property 修饰的 price 方法，并获取方法的返回值
View Code

新式类，具有三种@property装饰器

# ############### 定义 ###############
class Goods(object):

    @property
    def price(self):
        print \'@property\'

    @price.setter
    def price(self, value):
        print \'@price.setter\'

    @price.deleter
    def price(self):
        print \'@price.deleter\'

# ############### 调用 ###############
obj = Goods()

obj.price          # 自动执行 @property 修饰的 price 方法，并获取方法的返回值

obj.price = 123    # 自动执行 @price.setter 修饰的 price 方法，并将  123 赋值给方法的参数

del obj.price      # 自动执行 @price.deleter 修饰的 price 方法
View Code

注：经典类中的属性只有一种访问方式，其对应被 @property 修饰的方法
      新式类中的属性有三种访问方式，并分别对应了三个被@property、@方法名.setter、@方法名.deleter修饰的方法

由于新式类中具有三种访问方式，我们可以根据他们几个属性的访问特点，分别将三个方法定义为对同一个属性：获取、修改、删除

class Goods(object):

    def __init__(self):
        # 原价
        self.original_price = 100
        # 折扣
        self.discount = 0.8

    @property
    def price(self):
        # 实际价格 = 原价 * 折扣
        new_price = self.original_price * self.discount
        return new_price

    @price.setter
    def price(self, value):
        self.original_price = value

    @price.deltter
    def price(self, value):
        del self.original_price

obj = Goods()
obj.price         # 获取商品价格
obj.price = 200   # 修改商品原价
del obj.price     # 删除商品原价
实例

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

静态字段方式，创建值为property对象的静态字段

所以，定义属性共有两种方式，分别是【装饰器】和【静态字段】，而【装饰器】方式针对经典类和新式类又有所不同。

当使用静态字段的方式创建属性时，经典类和新式类无区别

class Foo:

    def get_bar(self):
        return \'nick\'

    BAR = property(get_bar)

obj = Foo()
reuslt = obj.BAR        # 自动调用get_bar方法，并获取方法的返回值
print reuslt
View Code

property的构造方法中有个四个参数

  • 第一个参数是方法名，调用 对象.属性 时自动触发执行方法
  • 第二个参数是方法名，调用 对象.属性 ＝ XXX 时自动触发执行方法
  • 第三个参数是方法名，调用 del 对象.属性 时自动触发执行方法
  • 第四个参数是字符串，调用 对象.属性.__doc__ ，此参数是该属性的描述信息
class Foo:

    def get_bar(self):
        return \'nick\'

    # *必须两个参数
    def set_bar(self, value): 
        return \'set value\' + value

    def del_bar(self):
        return \'nick\'

    BAR ＝ property(get_bar, set_bar, del_bar, \'description...\')

obj = Foo()

obj.BAR              # 自动调用第一个参数中定义的方法：get_bar
obj.BAR = "jenny"     # 自动调用第二个参数中定义的方法：set_bar方法，并将“jenny”当作参数传入
del Foo.BAR          # 自动调用第三个参数中定义的方法：del_bar方法
obj.BAR.__doc__      # 自动获取第四个参数中设置的值：description...
View Code

由于静态字段方式创建属性具有三种访问方式，我们可以根据他们几个属性的访问特点，分别将三个方法定义为对同一个属性：获取、修改、删除

class Goods(object):

    def __init__(self):
        # 原价
        self.original_price = 100
        # 折扣
        self.discount = 0.8

    def get_price(self):
        # 实际价格 = 原价 * 折扣
        new_price = self.original_price * self.discount
        return new_price

    def set_price(self, value):
        self.original_price = value

    def del_price(self, value):
        del self.original_price

    PRICE = property(get_price, set_price, del_price, \'价格属性描述...\')

obj = Goods()
obj.PRICE         # 获取商品价格
obj.PRICE = 200   # 修改商品原价
del obj.PRICE     # 删除商品原价
实例

 

 

类成员的修饰符

每一个类的成员都有两种形式：

  • 公有成员，在任何地方都能访问
  • 私有成员，只有在类的内部才能方法

 私有成员和公有成员的定义不同：私有成员命名时，前两个字符是下划线。（特殊成员除外，例如：__init__、__call__、__dict__等）

class Foo:

    xo = "xo"         #公有字段
    __ox = "ox"     #私有字段

    def __init__(self):
        self.name = "nick"         #公有字段
        self.__name2 = "nick"   #私有字段

私有成员和公有成员的访问限制不同：

静态字段

  • 公有静态字段：类可以访问；类内部可以访问；派生类中可以访问
  • 私有静态字段：仅类内部可以访问；
class C:

    name = "公有静态字段"

    def func(self):
        print C.name

class D(C):

    def show(self):
        print C.name


C.name         # 类访问

obj = C()
obj.func()     # 类内部可以访问

obj_son = D()
obj_son.show() # 派生类中可以访问
公有静态字段
class C:

    __name = "公有静态字段"

    def func(self):
        print C.__name

class D(C):

    def show(self):
        print C.__name


C.__name       # 类访问            ==> 错误

obj = C()
obj.func()     # 类内部可以访问     ==> 正确

obj_son = D()
obj_son.show() # 派生类中可以访问   ==> 错误
私有静态字段

普通字段

  • 公有普通字段：对象可以访问；类内部可以访问；派生类中可以访问；
  • 私有普通字段：仅类内部可以访问；
class C:
    
    def __init__(self):
        self.foo = "公有字段"

    def func(self):
        print self.foo 　#　类内部访问

class D(C):
    
    def show(self):
        print self.foo　＃　派生类中访问

obj = C()

obj.foo     # 通过对象访问
obj.func()  # 类内部访问

obj_son = D();
obj_son.show()  # 派生类中访问
公有字段
class C:
    
    def __init__(self):
        self.__foo = "私有字段"

    def func(self):
        print self.foo 　#　类内部访问

class D(C):
    
    def show(self):
        print self.foo　＃　派生类中访问

obj = C()

obj.__foo     # 通过对象访问    ==> 错误
obj.func()  # 类内部访问        ==> 正确

obj_son = D();
obj_son.show()  # 派生类中访问  ==> 错误
私有字段

方法、属性的访问于上述方式相似，即：私有成员只能在类内部使用

ps：如果想要强制访问私有字段，可以通过 【对象._类名__私有字段明 】访问（如：obj._C__foo），不建议强制访问私有成员。

 

类的特殊成员

成员名前如果有两个下划线，则表示该成员是私有成员，私有成员只能由类内部调用。

1. __doc__

表示类的描述信息

class Foo:
    """ 描述类信息 """

    def func(self):
        pass

以上是关于Python面向对象的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
 

 Python面向对象日志类的封装#学习猿地


 python-面向对象类的内置方法


 Python之面向对象与类


 Python之面向对象：类的内置方法


 python之面向对象


 Python中面向对向介绍及类的属性和方法