Day 20 Object_oriented_programing（摘）
面向对象变成介绍
面向过程编程
核心是过程（流水线式思维），过程即解决问题的步骤，面向过程的设计就好比精心设计好一条流水线，考虑周全什么时候处理什么东西。主要应用在一旦完成很少修改的地方，如linux内核、git、apache服务器等
优点：极大的降低了程序的设计复杂度
缺点：可扩展性差，改动一个地方很可能要改多个地方，牵一发而动全身
面向对象编程：不是编程的全部，只是用来解决软件可扩展性的
核心是对象（上帝式思维），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。面向对象就是把计算机程序作为一个对象集合，每隔对象都能接收其他对象传来的消息，计算机程序的执行就是就是一系列消息在各个对象之间传递。主要应用在需求经常变化的软件，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
优点：解决了程序的可扩展性差的问题，对某一个对象修改会立刻反映到整个程序体系，如lol对一个英雄属性的修改（万年削弱从未被加强）
缺点：可控性差，无法预测程序执行结果，如lol每局游戏的结果
类和对象
对象的概念
对象也叫做实例，是通过类产生的，对象就是数据属性和方法属性的结合体，比如lol中的英雄，一个英雄就是一个对象，具备生命值、蓝条攻击力等数据属性，又具备qwer四个技能属于方法属性。
类的概念
类包含了一组对象的相同属性部分，还是说lol中的英雄，所有的英雄都有名字、标签（坦克战士法师）、生命值、蓝条攻击力等，虽然具体的值不同，但是都可以包含在类中去生成。
在python中，用变量表示是数据属性，用函数表示方法属性。
在现实生活中，先有对象后有类，比如先有的人，后有的人类的概念，而在编程中，是先有的类，后有的对象，类生成对象。
声明一个类：和函数的定义类似
定义函数：通过def关键字
1 def functionName(args): 2 '函数文档字符串' 3 函数体
定义类：通过cless关键字，类的名字一般开头大写，为了和函数区分
1 ''' 2 class 类名: 3 '类的文档字符串' 4 类体 5 ''' 6 #我们创建一个类Data类， 7 class Data: 8 pass
示例：定义一个中国人的类
首先分析中国人的特征，首先国籍必须是属于中国，然后还要是个人，那么人都会做什么（吃喝拉撒睡说话）等等，另外每个人还有自己特有的属性，比如名字身高生日等
伪代码分析（只是分析）：
chinese
# 例如共有属性有
country='china' #国籍中国
language='chinese' #语言为中文，地方语言、少数民族语言可列为特有属性
# 会的技能
def talk(self):
print('is talking')
def eat(self):
print('is eating')
def sleep(self):
print('is eating')
def work(self):
print('is working')
# 等一系列人类含有的技能
#特有属性
name=name
age=age
sex=sex
代码定义：__init__函数和self会在下面说明
1 class Chinese:
2 # 共同的特征：国籍和语言
3 country = 'China'
4 language = 'chinese'
5 # __init__(p1, 'zhangsan', 'man', 73)
6 def __init__(self,name,sex,age):
7 #只用于初始化的活,不能有返回值，用于定义特有的属性
8 self.name=name #p1.name='zhangsan'
9 self.sex=sex #p1.sex='man'
10 self.age=age #p1.age=73
11 # 共同的技能
12 def talk(self):
13 print('is talking')
14 def eat(self):
15 print('is eating')
16 def sleep(self):
17 print('is eating')
18 def work(self):
19 print('is working')
类的属性引用：
1 print(Chinese.__dict__) #以字典的方式返回Chinese的所有属性，或者用dir(类名)查询 2 print(Chinese.language) #查看Chinese的language属性 3 print(Chinese.work) #查看Chinese的work属性 4 Chinese.language='putonghua' #修改类的language属性 5 Chinese.complexion='yellow' #增加一条肤色属性 6 del Chinese.complexion #删除肤色属性
实例化（生成实例）：__init__函数和self说明
1 p1=Chinese('zhangsan','man',73) #生成一个实例，name='zhangsan' sex='man' age=73
2 print(p1.__dict__) #以字典的方式返回p1的属性，不包含类的共同属性，只有name/sex/age
类名加上括号就是一个实例化的过程，以上生成了一个叫做p1的对象
1 print(p1.__dict__,type(p1))
2 #输出结果为
3 {'name': 'zhangsan', 'sex': 'man', 'age': 73} <class '__main__.Chinese'>
p1.__dict__输出的结果为__init__函数所执行后的结果，而__init__函数的位置参数有四个self,name,sex,age，实例化的过程中传入了'zhangsan','man',73三个参数对应name,sex,age，而self也是一个位置参数，函数部分我们知道位置参数必须要传入值，这里代码自动会把值p1传入，也就是实例的名字p1。
而p1的类型为<class '__main__.Chinese'>，如果查看Chinese的类型会发现和p1的一样，也就是说定义一个类也就是定义了一个类型。
对象的属性引用：
1 print(p1.language) #p1本身并没有language属性，但是可以查到，自己本身虽然没有，但是从类里可以拿到 2 # print(p1.run()) #报错，因为自己和类里都没有这个属性 3 print(p1.work()) 4 p1.city='beijing' #增加一条属性，只是针对与对象本身，会增加到p1的属性字典里，不会对Chinese有影响 5 del p1.city #删除一条属性
结论：
类的数据属性可以增删查改
对象的数据属性可以增删查改
对象本身并没有函数属性，只有自有的数据属性（__init__函数初始化的属性或者手动添加的属性），但是可以通过类调用到，也就是共有的特征和属性
对象里通用的数据和函数是引用类的名称空间
对象的属性，优先从自己的__dict__字典里找，如果自己的字典里没有，访问类里的，如果类里也没有，报错，自己定义的属性对其他引用了类的相同属性没有影响
对象的用法：
class Chinese:
obj_list=[]
count=0
country = 'China'
language = 'chinese'
def __init__(self,name,sex,age):
self.name=name
self.sex=sex
self.age=age
self.obj_list.append(name) #每次实例化，实例都往pbj_list中添加一个名字
self.count+=1 #每次实例化，实例都将count+1
def sleep(self):
print('is eating')
def work(self):
print('is working')
p1=Chinese('bob','man',18)
p2=Chinese('natasha','woman',28)
p3=Chinese('hurry','man',10)
print(p1.obj_list,p1.__dict__)
print(p2.obj_list,p2.__dict__)
print(p3.obj_list,p3.__dict__)
print(Chinese.obj_list)
#######分割线君#######
print(p1.count,id(p1.count))
print(p2.count,id(p2.count))
print(p3.count,id(p3.count))
print(Chinese.count,id(Chinese.count))
输出结果：
['bob', 'natasha', 'hurry'] {'name': 'bob', 'sex': 'man', 'age': 18, 'count': 1}
['bob', 'natasha', 'hurry'] {'name': 'natasha', 'sex': 'woman', 'age': 28, 'count': 1}
['bob', 'natasha', 'hurry'] {'name': 'hurry', 'sex': 'man', 'age': 10, 'count': 1}
['bob', 'natasha', 'hurry']
1 1818604608
1 1818604608
1 1818604608
0 1818604576
结果发现：每个实例都没有obj_list，但是却有count，一个是可变，一个是不可变，所以类里可变的数据obj_list可以直接被修改，内存id不会改变，而不可变的数据count只能被重新计算，开辟新的内存空间进行引用，是建立在对象的属性中，而非类的属性
1 class Chinese:
2 obj_list=[]
3 count=0
4 country = 'China'
5 language = 'chinese'
6 def __init__(self,name,sex,age):
7 self.name=name
8 self.sex=sex
9 self.age=age
10 Chinese.obj_list.append(name) #每次实例化，Chinese类都往obj_list中添加一个实例名字
11 Chinese.count+=1 #每次实例化，Chinese都将count+1
12 def sleep(self):
13 print('is eating')
14 def work(self):
15 print('is working')
16 p1=Chinese('bob','man',18)
17 p2=Chinese('natasha','woman',28)
18 p3=Chinese('hurry','man',10)
19 print(p1.obj_list,p1.__dict__)
20 print(p2.obj_list,p2.__dict__)
21 print(p3.obj_list,p3.__dict__)
22 print(Chinese.obj_list)
23 #######分割线君#######
24 print(p1.count,id(p1.count))
25 print(p2.count,id(p2.count))
26 print(p3.count,id(p3.count))
27 print(Chinese.count,id(Chinese.count))
28
29 输出结果
30 ['bob', 'natasha', 'hurry'] {'name': 'bob', 'sex': 'man', 'age': 18}
31 ['bob', 'natasha', 'hurry'] {'name': 'natasha', 'sex': 'woman', 'age': 28}
32 ['bob', 'natasha', 'hurry'] {'name': 'hurry', 'sex': 'man', 'age': 10}
33 ['bob', 'natasha', 'hurry']
34 3 1818604672
35 3 1818604672
36 3 1818604672
37 3 1818604672
结果发现：在实例化的过程中，类本身做的属性修改操作，不会对对象造成任何影响，所有的对象都不包含count属性和obj_list属性，都是通过类去调用的。
1 class Chinese:
2 country = 'China'
3 language = 'chinese'
4 def __init__(self,name,sex,age):
5 self.name=name
6 self.sex=sex
7 self.age=age
8 def sleep(self):
9 print('%s is eating' %self.name)
10 def work(self):
11 print('%s is working' %self.name)
12 p1=Chinese('bob','man',18)
13 p2=Chinese('natasha','woman',28)
14 # Chinese.work() #抛出TypeError
15 p1.work()
16 p2.work()
17 #输出结果
18 bob is working
19 natasha is working
结果发现：类里面定义的函数只是给对象用的，类本身无法使用这些函数。类定义的只是方法，而方法是给对象绑定的。
类的继承与派生
经典类和新式类
在python3中，所有类默认继承object，但凡是继承了object类的子类，以及该子类的子类，都称为新式类（在python3中所有的类都是新式类）
没有继承object类的子类成为经典类（在python2中，没有继承object的类，以及它的子类，都是经典类）
1 class People: 2 pass 3 class Animal: 4 pass 5 class Student(People,Animal): #People、Animal称为基类或父类，Student为子类，Student继承了People和Animal的所有属性 6 pass 7 print(Student.__bases__) #__bases__方法，查看继承的类的元组 8 print(People.__bases__) 9 print(Animal.__bases__)
输出结果：
1 (<class '__main__.People'>, <class '__main__.Animal'>) #继承了两个父类 2 (<class 'object'>,) #默认继承了object类 3 (<class 'object'>,)
继承
继承是为了减少代码重用的问题，以减少代码冗余。
继承是一种是什么是什么的关系，例如老师类是人类，而非老师类是生日类
继承类示例：
1 class People: #定义父类People
2 def __init__(self, name, age):
3 self.name = name
4 self.age = age
5 def walk(self):
6 print('%s is walking' %self.name)
7
8 #Teacher类和Student类无任何属性
9 class Teacher(People): #Teacher类继承People类的属性
10 pass
11 class Student(People): #Student类继承People类的属性
12 pass
引用测试：
1 t=Teacher('bob',18) #实例化一个Teacher对象，而非People对象，Student子类同理
2 print(type(t))
3 print(t.name,t.age)
4 print(t.__dict__)
5 t.walk() #Teacher子类继承了People的属性，使得Teacher子类的对象能够调用到父类的属性
6
7 输出结果：
8 <class '__main__.Teacher'>
9 bob 18
10 {'name': 'bob', 'age': 18}
11 bob is walking
派生
派生是在子类继承父类的基础上， 定义子类独有的属性，例如Teacher可以有教师等级的划分、有教学课程的划分，但是继承父类People类是没有等级和课程的划分的。
示例：
1 #定义父类People
2 class People:
3 def __init__(self, name, age,sex):
4 self.name = name
5 self.age = age
6 self.sex=sex
7 def walk(self):
8 print('%s is walking' % self.name)
9 def test(self):
10 print('test class from father class %s' %self.name)
11 #定义Teacher子类
12 class Teacher(People):
13 school = 'jialidun'
14 def __init__(self, name, age,sex,level,salary):
15 People.__init__(self,name,age,sex) #继承父类的初始化内容,实例化时候接收的参数name、age、sex会传给People.__init__
16 self.level=level #派生的独有属性
17 self.salary=salary #派生的独有属性
18 def teach(self): #派生的独有属性
19 print('%s is teaching' %self.name)
20 def test(self): #派生父类的已有属性，对象在进行属性引用的时候会优先引用实例化过程中用到的类
21 People.test(self)
22 print('from teacher')
23 #定义Student子类
24 class Student(People):
25 def __init__(self, name, age,sex,group):
26 People.__init__(self, name, age, sex)
27 self.group=group
28 def study(self):
29 print('%s is studying' %self.name)
测试验证：
1 t=Teacher('natasha',18,'male',10,3000) #__init__(t,'natasha',18,'male',10,3000)
2 print(Teacher.__bases__)
3 print(Teacher.__dict__)
4 t.test()
组合
不同于继承，组合是包含的意思，表示一种什么有什么的关系，也是为了减少重复代码的
示例：还是People、Teacher和Student的例子，只是加上了一个Birthday生日类
1 #Birthday类，需要传入年月日
2 class Birthday:
3 def __init__(self,year,mon,day):
4 self.year=year
5 self.mon=mon
6 self.day=day
7 def tell_birth(self):
8 print('出生于<%s>年 <%s>月 <%s>日' % (self.year,self.mon,self.day))
9 #People类，需要接受名字年龄年月日，年月日传给Birthday类
10 class People:
11 def __init__(self, name, age, year, mon, day):
12 self.name = name
13 self.age = age
14 #__init__接收的year, mon, day传给Birthday类
15 self.birth = Birthday(year, mon, day) #包含Birthday类，生日不只是人类才有，其他动物也可以有生日，不同于继承
16 def walk(self):
17 print('%s is walking' % self.name)
18 #Teacher类
19 class Teacher(People):
20 def __init__(self, name, age, year, mon, day,level,salary):
21 #__init__接收的name, age, year, mon, day传给People类
22 People.__init__(self,name,age,year,mon,day)
23 self.level=level
24 self.salary=salary
25 def teach(self):
26 print('%s is teaching' %self.name)
27 #Student类
28 class Student(People):
29 def __init__(self, name, age, year, mon, day,group):
30 People.__init__(self,name,age,year,mon,day)
31 self.group=group
32 def study(self):
33 print('%s is studying' %self.name)
测试验证：
1 t=Teacher('hurry',18,1990,2,33,10,3000) #传入的值为Teacher类接收的值
2 print(t.name,t.age) #对象t的名字和年龄
3 print(t.birth) #输出的是一个类对象，因为父类People定义的birth属性就是一个类Birthday
4 t.birth.tell_birth() #查看对象t所继承的People类的birth属性(Birthday类)的tell_birth()属性
5 print(t.birth.year)
6 print(t.birth.mon)
7 print(t.birth.day)
接口和抽象类
接口
接口是一组功能的入口，要调用某一组功能，需要通过接口来进行调用，而不需要关注这组功能是如何实现的，要的只是结果。
在类里，接口是提取了一群类共同的函数，可以把接口当做一个函数的集合。
python模仿接口示例：
1 #模仿Linux内文件读写的接口，Linux不管是文本，还是磁盘还是进程都是通过文件去实现的，只不过方法不同，但是没关系
2 class File: #定义一个接口类，提供read和write方法，但是一定是pass没有处理过程的，因为功能的实现具体靠的是子类
3 def read(self): #定接口函数read
4 pass
5 def write(self): #定义接口函数write
6 pass
7 #定义子类实现读写功能
8 #文本文件的读写
9 class Txt(File): #文本，具体实现read和write
10 def du(self): #注意并不是read
11 print('文本数据的读取方法')
12 def xie(self): #注意并不是write
13 print('文本数据的写入方法')
14 #硬盘数据的读写
15 class Sata(File): #磁盘，具体实现read和write
16 def read(self):
17 print('硬盘数据的读取方法')
18 def write(self):
19 print('硬盘数据的写入方法')
20 #进程数据的读写
21 class Process(File):
22 def read(self):
23 print('进程数据的读取方法')
24 def write(self):
25 print('进程数据的写入方法')
测试验证：硬盘和进程一样，所以制作文本和硬盘的测试即可
硬盘读写测试：
1 disk=Sata() #实例化一个硬盘读写对象 2 disk.read() #硬盘读 3 disk.write() #硬盘写 4 5 输出结果： 6 硬盘数据的读取方法 7 硬盘数据的写入方法
文本读写测试：执行后会发现没有任何输出，那是因为txt对象实际上访问的read和write属性并非子类Txt所提供的属性，Txt所提供的属性只是du和xie，但是txt对象有read和write属性，别忘了Txt类是继承了父类File的属性，所以实际上txt对象的read和write属性是父类File提供的
1 txt=Txt() 2 txt.read() 3 txt.write()
正确的做法是将Txt类的du和xie方法改成read和write方法，这么做的意义为归一化
归一化，让使用者无需关心对象的类是什么，只需要的知道这些对象都具备某些功能就可以了，这极大地降低了使用者的使用难度。
抽象类
抽象类的本质上也是类，但是抽象类只能够被继承，不能进行实例化，也就是说可以当父类，但是不能生成对象。
抽象类介于接口和归一化中间，用于实现接口的归一化
当子类继承抽象类的时候，如果抽象类定义了抽象方法，那么子类必须要定义同名的方法。即父类限制：
1、子类必须要有父类的方法
2、子类实现的方法必须跟父类的方法的名字一样
python的抽象类通过abc模块实现。
接口归一化示例：
1 import abc
2 class File(metaclass=abc.ABCMeta): #metaclass指的是元类，边会讲，现在只需记住这个词
3 @abc.abstractmethod #抽象方法，即一个装饰器装饰read属性
4 def read(self):
5 pass
6 @abc.abstractmethod #抽象方法，即一个装饰器装饰write属性
7 def write(self):
8 pass
9 # # 当继承File类时候，如果没有read和write方法，会提示出错TypeError: Can't instantiate abstract class Txt with abstract methods read, write
10 # class Txt(File):
11 # def du(self):
12 # print('文本数据的读取方法')
13 # def xie(self):
14 # print('文本数据的写入方法')
15 #定义子类具体实现文本的读写操作
16 class Txt(File):
17 def read(self):
18 print('文本数据的读取方法')
19 def write(self):
20 print('文本数据的写入方法')
21 #定义子类具体实现硬盘的读写操作
22 class Sata(File):
23 def read(self):
24 print('硬盘数据的读取方法')
25 def write(self):
26 print('硬盘数据的写入方法')
27 #定义子类具体实现进程的读写操作
28 class Process(File):
29 def read(self):
30 print('进程数据的读取方法')
31 def write(self):
32 print('进程数据的写入方法')
测试验证：
1 t=Txt() 2 t.read() 3 t.write() 4 s=Sata() 5 s.read() 6 s.write() 7 输出结果： 8 文本数据的读取方法 9 文本数据的写入方法 10 硬盘数据的读取方法 11 硬盘数据的写入方法
继承+组合应用示例
1 class Date: #定义时间类，包含姓名、年、月、日，用于返回生日
2 def __init__(self,name,year,mon,day):
3 self.name = name
4 self.year=year
5 self.mon=mon
6 self.day=day
7 def tell_birth(self):
8 print('%s:%s-%s-%s'%(self.name,self.year,self.mon,self.day))
9
10
11 class Course: #定义课程类，包含姓名，课程名、价格，用于返回学生报的课程信息或老师的教学信息
12 def __init__(self,name,price,period):
13 self.name=name
14 self.price=price
15 self.period=period
16 def tell_course(self):
17 print('''
18 --------%s course info------------
19 course name:%s
20 course price:%s
21 course period:%s
22 '''%(self.name,self.name,self.price,self.period))
23 class People: #定义父类People，减少学生类和老师类的代码量
24 def __init__(self,name,age,sex,year,mon,day):
25 self.name=name
26 self.age=age
27 self.sex=sex
28 self.courses=[] #用于存放课程名称，如果没有这个默认值，下边course_info可以用if判断
29 self.birth=Date(name,year,mon,day)
30 def walk(self):
31 print('%s is walking' %self.name)
32 def course_info(self): #
33 # if 'courses' in self.__dict__: 可以是判断对象是否包含课程信息，加个默认值就肯定有courses
34 for obj in self.courses: #循环查看课程信息，即课程对象的tell_course属性
35 obj.tell_course()
36 class Teacher(People):
37 def __init__(self,name,age,sex,salary,level,year,mon,day):
38 People.__init__(self,name,age,sex,year,mon,day) #因为父类的初始化需要这些参数，如果不初始化会报错
39 self.salary=salary
40 self.level=level
41 def teach(self):
42 print('%s is teaching' %self.name)
43 def tell_info(self):
44 print('''
45 --------------%s info--------------
46 NAME:%s
47 AGE:%s
48 SEX:%s
49 SAL:%s
50 LEVEL:%s
51 '''%(self.name,self.name,self.age,self.sex,self.salary,self.level))
52
53 class Student(People):
54 def __init__(self,name,age,sex,group,year,mon,day):
55 People.__init__(self,name, age, sex,year,mon,day)
56 self.group=group
57 def tell_info(self):
58 print('''
59 --------------%s info--------------
60 NAME:%s
61 AGE:%s
62 SEX:%s
63 GROUP:%s
64 '''%(self.name,self.name,self.age,self.sex,self.group))
测试验证：
1 bob=Teacher('bob',84,'female',300000,-1,1994,5,27)
2 print(bob.__dict__)
3 #输出
4 {'name': 'bob', 'age': 84, 'sex': 'female', 'courses': [], 'birth': <__main__.Date object at 0x000001E117677278>, 'salary': 300000, 'level': -1}
5
6 bob.birth.tell_birth()
7 #输出
8 bob:1994-5-27
9
10 python=Course('Python',15800,'5month') #定义课程对象
11 linux=Course('Linux',12800,'4month')
12 bob.courses.append(python) #将课程对象加到bob的课程列表中
13 bob.courses.append(linux)
14 bob.course_info() #调用bob的course_info属性，循环输出课程对象的tell_course属性，如果课程列表中没有课程对象，那么就没有输出
15 #输出
16 --------Python course info------------
17 course name:Python
18 course price:15800
19 course period:5month
20
21
22 --------Linux course info------------
23 course name:Linux
24 course price:12800
25 course period:4month
26
27 # bob.courses[0].tell_course(),这是用很low的方法查看课程信息
对象的序列化和反序列化
py对象的序列化是基于pickle模块完成的，pickle模块支持所有的py数据的序列化，json模块只能够支持各种编程语言通用的数据类型
对象基于文件反序列化，需要生成该对象的类存在于内存中，并且没有被隔离
序列化示例：
创建类文件
1 #创建student_class.py文件，定义一个类
2 class Student:
3 def __init__(self, name, age, sex, group):
4 self.name=name
5 self.age=age
6 self.sex=sex
7 self.group=group
8 def study(self):
9 print('%s is study' % self.name)
10 def tell_info(self):
11 print('''
12 ----------%s info---------
13 NAME:%s
14 AGE:%s
15 SEX:%s
16 group:%s
17 ''' %(self.name,self.name,self.age,self.sex,self.group))
创建序列化执行文件：二进制写入的文件student.pkl需要用二进制方式才能打开
1 #创建serialize.py文件
2 import pickle #导入pickle模块
3 import student_class #导入上面的类模块
4 with open('student.pkl','wb') as file:
5 student1=student_class.Student('bob',15,'male','T3') #创建对象
6 pickle.dump(student1,file) #序列化对象写入文件student.pkl
创建反序列化文件：
1 #创建反序列化执行文件deserialize.py
2 import pickle
3 import student_class
4 with open('student.pkl','rb') as file:
5 print(file.read())
6 #测试输出结果：
7 # b'\x80\x03cstudent_class\nStudent\nq\x00)\x81q\x01}q\x02(X\x04\x00\x00\x00nameq\x03X\x03\x00\x00\x00bobq\x04X\x03\x00\x00\x00ageq\x05K\x0fX\x03\x00\x00\x00sexq\x06X\x04\x00\x00\x00maleq\x07X\x05\x00\x00\x00groupq\x08X\x02\x00\x00\x00T3q\tub.'
8 bob=pickle.load(file) #用load反序列化不能fild.read()，否则会提示EOFError:Ran out of input，因为file.read()已经将文件读完了
9 bob.tell_info()
