Python学习笔记（5）-类与对象

类与对象

什么是对象

对象是内存中专门用来存储数据的一块区域，对象中可以存放各种数据（比如：数字、布尔值、代码）
对象由三部分组成：

  • 对象的标识（id）
  • 对象的类型（type）
  • 对象的值（value）

面向对象（oop）

Python是一门面向对象的编程语言

面向过程

面向过程的编程思想将一个功能分解为一个一个小的步骤，我们通过完成一个一个的小的步骤来完成一个程序，这种编程方式，符合我们人类的思维，编写起来相对比较简单，但是这种方式编写代码的往往只适用于一个功能，如果要在实现别的功能，即使功能相差极小，也往往要重新编写代码，所以它可复用性比较低，并且难于维护

面向对象

面向对象的编程语言，关注的是对象，而不关注过程，对于面向对象的语言来说，一切都是对象，面向对象的编程思想，将所有的功能统一保存到对应的对象中，要使用某个功能，直接找到对应的对象即可，这种方式编写的代码，比较容易阅读，并且比较易于维护，容易复用，但是这种方式编写，不太符合常规的思维，编写起来稍微麻烦一点

类的简介

类就是对象的图纸，也称对象是类的实例（instance）
如果多个对象是通过一个类创建的，我们称这些对象是一类对象
像int() float() bool() str() list() dict() .... 这些都是类

a = int(10) 
# 创建一个int类的实例 等价于 a = 10
print(a , type(a))

我们自定义的类都需要使用大写字母开头，使用大驼峰命名法（帕斯卡命名法）来对类命名
类也是一个对象，类就是一个用来创建对象的对象，类是type类型的对象，定义类实际上就是定义了一个type类型的对象
使用类创建对象的流程（参考图1）

  1. 创建一个变量
  2. 在内存中创建一个新对象
  3. 将对象的id赋值给变量

类的定义

定义类

使用class关键字来定义类，语法和函数很像


class MyClass():

    pass

类和对象都是对现实生活中的事物或程序中的内容的抽象
实际上所有的事物都由两部分构成：

  • 数据（属性）
  • 行为（方法）

定义变量和函数

  1. 变量会成为该类实例的公共属性，所有的该类实例都可以通过对象.属性名的形式访问
  2. 函数会成为该类实例的公共方法，所有该类实例都可以通过对象.方法名()的形式调用方法
  3. 方法调用时，第一个参数由解析器自动传递，就是调用方法的对象本身，一般我们都会将这个参数命名为self

属性和方法查找流程

当我们调用一个对象的属性时，解析器会先在当前对象中寻找是否含有该属性，如果有，则直接返回当前的对象的属性值，如果没有，则去当前对象的类对象中去寻找，如果有则返回类对象的属性值，如果类对象中依然没有，则报错

类对象和实例对象

  1. 如果这个属性（方法）是所有的实例共享的，则应该将其保存到类对象中
  2. 如果这个属性（方法）是某个实例独有，则应该保存到实例对象中
  3. 一般情况下，属性保存到实例对象中，而方法需要保存到类对象中

方法调用和函数调用的区别

  1. 函数调用，则调用时传几个参数，就会有几个实参
  2. 方法调用，默认传递调用方法的对象本身，所以方法中至少要定义一个形参self

对象的初始化

在类中可以定义一些特殊方法（魔术方法），特殊方法都是以__开头，__结尾的方法，特殊方法不需要我们自己调用，不要尝试去调用特殊方法，特殊方法将会在特殊的时刻自动调用
学习特殊方法：

  1. 特殊方法什么时候调用
  2. 特殊方法有什么作用

创建对象的流程

  1. 创建一个变量
  2. 在内存中创建一个新对象
  3. _init_(self)方法执行
  4. 将对象的id赋值给变量
  5. init在对象创建以后离开执行
  6. init可以用来向新创建的对象中初始化属性
  7. 调用类创建对象时，类后边的所有参数都会依次传递到init()中
    def __init__(self,name):
        # print(self)
        # 通过self向新建的对象中初始化属性
        self.name = name
    def say_hello(self):
        print('大家好，我是%s'%self.name)

isinstance()用来检查一个对象是否是一个类的实例
result = isinstance(mc, MyClass)

类的基本结构

    class 类名([父类]) :
        公共的属性... 
        # 对象的初始化方法
        def __init__(self,...):
            ...
        # 其他的方法    
        def method_1(self,...):
            ...
        def method_2(self,...):
            ...
        ...   

封装

  • 封装是面向对象的三大特性之一
    封装指的是隐藏对象中一些不希望被外部所访问到的属性或方法
  • 如何隐藏一个对象中的属性
    将对象的属性名，修改为一个外部不知道的名字
  • 如何获取（修改）对象中的属性
  1. 需要提供一个getter和setter方法使外部可以访问到属性
  2. getter 获取对象中的指定属性（get_属性名）
  3. setter 用来设置对象的指定属性（set_属性名）
  • 使用封装，确实增加了类的定义的复杂程度，但是它也确保了数据的安全性
  • 隐藏了属性名，使调用者无法随意的修改对象中的属性
  • 增加了getter和setter方法，很好的控制的属性是否是只读的
  • 如果希望属性是只读的，则可以直接去掉setter方法
  • 如果希望属性不能被外部访问，则可以直接去掉getter方法
  • 使用setter方法设置属性，可以增加数据的验证，确保数据的值是正确的
  • 使用getter方法获取属性，使用setter方法设置属性
  • 可以在读取属性和修改属性的同时做一些其他的处理
  • 使用getter方法可以表示一些计算的属性
class Dog:
    '''
        表示狗的类
    '''
    def __init__(self , name , age):
        self.hidden_name = name
        self.hidden_age = age
    def say_hello(self):
        print('大家好，我是 %s'%self.hidden_name) 
    def get_name(self):
        '''
            get_name()用来获取对象的name属性
        '''    
        # print('用户读取了属性')
        return self.hidden_name
    def set_name(self , name):
        # print('用户修改了属性')
        self.hidden_name = name
    def get_age(self):
        return self.hidden_age
    def set_age(self , age):
        if age > 0 :
            self.hidden_age = age    
d = Dog('旺财',8)
# d.say_hello()
# 调用setter来修改name属性 
d.set_name('小黑')
d.set_age(-10)
# d.say_hello()
print(d.get_age())

class Rectangle:
    '''
        表示矩形的类
    '''
    def __init__(self,width,height):
        self.hidden_width = width
        self.hidden_height = height
    def get_width(self):
        return self.hidden_width
    def get_height(self):
        return self.hidden_height   
    def set_width(self , width):
        self.hidden_width = width 
    def set_height(self , height):
        self.hidden_height = height 
    def get_area(self):
        return self.hidden_width * self.hidden_height        
# r = Rectangle(5,2)  
# r.set_width(10)
# r.set_height(20)
# print(r.get_area()) 
  • 可以为对象的属性使用双下划线开头，__xxx
  • 双下划线开头的属性，是对象的隐藏属性，隐藏属性只能在类的内部访问，无法通过对象访问
  • 其实隐藏属性只不过是Python自动为属性改了一个名字
  • 实际上是将名字修改为了，_类名__属性名 比如 __name -> _Person__name
class Person:
     def __init__(self,name):
         self.__name = name
     def get_name(self):
#         return self.__name
#     def set_name(self , name):
#         self.__name = name        
# p = Person('孙悟空')

使用__开头的属性，实际上依然可以在外部访问，所以这种方式我们一般不用，一般我们会将一些私有属性（不希望被外部访问的属性）以_开头，一般情况下，使用_开头的属性都是私有属性，没有特殊需要不要修改私有属性

class Person:
    def __init__(self,name):
        self._name = name
    def get_name(self):
        return self._name
    def set_name(self , name):
        self._name = name   
p = Person('孙悟空')
print(p._name)

class Person:
    def __init__(self,name,age):
        self._name = name
        self._age = age
  • property装饰器，用来将一个get方法，转换为对象的属性
  • 添加为property装饰器以后，我们就可以像调用属性一样使用get方法
  • 使用property装饰的方法，必须和属性名是一样的
    @property    
    def name(self):
        print('get方法执行了~~~')
        return self._name
  • setter方法的装饰器：@属性名.setter
    @name.setter    
    def name(self , name):
        print('setter方法调用了')
        self._name = name        
    @property
    def age(self):
        return self._age
    @age.setter    
    def age(self , age):
        self._age = age   
p = Person('猪八戒',18)
p.name = '孙悟空'
p.age = 28
print(p.name,p.age)

继承

定义一个类 Animal（动物），这个类中需要两个方法：run() sleep()

class Animal:
    def run(self):
        print('动物会跑~~~')
    def sleep(self):
        print('动物睡觉~~~')
    def bark(self):
        print('动物嚎叫~~~')  

定义一个类 Dog（狗），这个类中需要三个方法：run() sleep() bark()

class Dog:
     def run(self):
         print('狗会跑~~~')
     def sleep(self):
         print('狗睡觉~~~')
     def bark(self):
         print('汪汪汪~~~')

有一个类，能够实现我们需要的大部分功能，但是不能实现全部功能，如何能让这个类来实现全部的功能呢？
① 直接修改这个类，在这个类中添加我们需要的功能，修改起来会比较麻烦，并且会违反OCP原则
② 直接创建一个新的类，创建一个新的类比较麻烦，并且需要大量的进行复制粘贴，会出现大量的重复性代码
③ 直接从Animal类中来继承它的属性和方法

  1. 继承是面向对象三大特性之一
  2. 通过继承我们可以使一个类获取到其他类中的属性和方法
  3. 在定义类时，可以在类名后的括号中指定当前类的父类（超类、基类、super）
  4. 子类（衍生类）可以直接继承父类中的所有的属性和方法
  5. 通过继承可以直接让子类获取到父类的方法或属性，避免编写重复性的代码，并且也符合OCP原则
class Dog(Animal):
    def bark(self):
        print('汪汪汪~~~') 
    def run(self):
        print('狗跑~~~~')    
class Hashiqi(Dog):
    def fan_sha(self):
        print('我是一只傻傻的哈士奇')        
d = Dog()
h = Hashiqi()
d.run()
d.sleep()
d.bark()
r = isinstance(d , Dog)
r = isinstance(d , Animal)
print(r)

在创建类时，如果省略了父类，则默认父类为object，object是所有类的父类，所有类都继承自object

class Person(object):
    pass

issubclass() 检查一个类是否是另一个类的子类
print(issubclass(Animal , Dog))
isinstance()用来检查一个对象是否是一个类的实例，所有的对象都是object的实例

重写

定义一个类 Animal（动物），这个类中需要两个方法：run() sleep()

class Animal:
    def run(self):
        print('动物会跑~~~')
    def sleep(self):
        print('动物睡觉~~~')
class Dog(Animal):
    def bark(self):
        print('汪汪汪~~~') 
    def run(self):
        print('狗跑~~~~')   

如果在子类中如果有和父类同名的方法，则通过子类实例去调用方法时，会调用子类的方法而不是父类的方法，这个特点我们成为叫做方法的重写（覆盖，override）

d = Dog()
d.run()

当我们调用一个对象的方法时，会优先去当前对象中寻找是否具有该方法，如果有则直接调用，如果没有，则去当前对象的父类中寻找，如果父类中有则直接调用父类中的方法，如果没有，则去父类的父类中寻找，以此类推，直到找到object，如果依然没有找到，则报错

class A(object):
    def test(self):
        print('AAA')
class B(A):
    def test(self):
        print('BBB')
class C(B):
    def test(self):
        print('CCC')   
c = C()
c.test()

class Animal:
    def __init__(self,name):
        self._name = name
    def run(self):
        print('动物会跑~~~')
    def sleep(self):
        print('动物睡觉~~~')
    @property
    def name(self):
        return self._name
    @name.setter    
    def name(self,name):
        self._name = name

父类中的所有方法都会被子类继承，包括特殊方法，也可以重写特殊方法

class Dog(Animal):
    def __init__(self,name,age):
        # 希望可以直接调用父类的__init__来初始化父类中定义的属性
        # super() 可以用来获取当前类的父类，
        # 并且通过super()返回对象调用父类方法时，不需要传递self
        super().__init__(name)
        self._age = age
    def bark(self):
        print('汪汪汪~~~') 
    def run(self):
        print('狗跑~~~~')   
    @property
    def age(self):
        return self._age
    @age.setter    
    def age(self,age):
        self._age = name        
d = Dog('旺财',18) 
print(d.name)       
print(d.age)      
  • 在Python中是支持多重继承的，也就是我们可以为一个类同时指定多个父类，可以在类名的()后边添加多个类，来实现多重继承，多重继承，会使子类同时拥有多个父类，并且会获取到所有父类中的方法
  • 在开发中没有特殊的情况，应该尽量避免使用多重继承，因为多重继承会让我们的代码过于复杂
  • 如果多个父类中有同名的方法，则会现在第一个父类中寻找，然后找第二个，然后找第三个...
  • 前边父类的方法会覆盖后边父类的方法
class C(A,B):
    pass

类名.__bases__ 这个属性可以用来获取当前类的所有父类   
print(B.__bases__) (<class 'object'>,)
print(C.__bases__) # (<class '__main__.A'>, <class '__main__.B'>)

多态

多态是面向对象的三大特征之一，多态从字面上理解是多种形态，一个对象可以以不同的形态去呈现
定义两个类

class A:
    def __init__(self,name):
        self._name = name
    @property
    def name(self):
        return self._name
    @name.setter
    def name(self,name):
        self._name = name   
class B:
    def __init__(self,name):
        self._name = name
    def \_\_len__(self):
        return 10
    @property
    def name(self):
        return self._name
    @name.setter
    def name(self,name):
        self._name = name   
class C:
    pass
a = A('孙悟空')
b = B('猪八戒')
c = C()

定义一个函数，对于say_hello()这个函数来说，只要对象中含有name属性，它就可以作为参数传递，这个函数并不会考虑对象的类型，只要有name属性即可

def say_hello(obj):
    print('你好 %s'%obj.name)

在say_hello_2中我们做了一个类型检查，也就是只有obj是A类型的对象时，才可以正常使用，其他类型的对象都无法使用该函数，这个函数就违反了多态，违反了多态的函数，只适用于一种类型的对象，无法处理其他类型对象，这样导致函数的适应性非常的差
注意，像isinstance()这种函数，在开发中一般是不会使用的

def say_hello_2(obj):
    # 做类型检查
    if isinstance(obj , A):
        print('你好 %s'%obj.name)    
say_hello(b)    
say_hello_2(b)

之所以一个对象能通过len()来获取长度，是因为对象中具有一个特殊方法__len__，换句话说，只要对象中具有__len__特殊方法，就可以通过len()来获取它的长度

l = [1,2,3]
s = 'hello'
print(len(l))
print(len(s))

面向对象的三大特征

封装，保证了对象中的数据安全
继承，保证了对象的可扩展性
多态，保证了程序的灵活性

类中的属性与方法

定义一个类

class A(object):

类属性

直接在类中定义的属性是类属性，类属性可以通过类或类的实例访问到，但是类属性只能通过类对象来修改，无法通过实例对象修改

    count = 0
    def \_\_init__(self):

实例属性

通过实例对象添加的属性属于实例属性，实例属性只能通过实例对象来访问和修改，类对象无法访问修改

self.name = '孙悟空'

实例方法

在类中定义，以self为第一个参数的方法都是实例方法，实例方法在调用时，Python会将调用对象作为self传入，实例方法可以通过实例和类去调用，当通过实例调用时，会自动将当前调用对象作为self传入，当通过类调用时，不会自动传递self，此时我们必须手动传递self

    def test(self):
        print('这是test方法~~~ ' , self)   

类方法

在类内部使用 @classmethod 来修饰的方法属于类方法
，类方法的第一个参数是cls，也会被自动传递，cls就是当前的类对象，类方法和实例方法的区别，实例方法的第一个参数是self，而类方法的第一个参数是cls，类方法可以通过类去调用，也可以通过实例调用，没有区别

    @classmethod
    def test_2(cls):
        print('这是test_2方法，他是一个类方法~~~ ',cls)
        print(cls.count)

静态方法

在类中使用 @staticmethod 来修饰的方法属于静态方法，静态方法不需要指定任何的默认参数，静态方法可以通过类和实例去调用，静态方法，基本上是一个和当前类无关的方法，它只是一个保存到当前类中的函数，静态方法一般都是一些工具方法，和当前类无关

    @staticmethod
    def test_3():
        print('test_3执行了~~~')

实例属性

通过实例对象添加的属性属于实例属性
a = A()
a.count = 10
A.count = 100
print('A ,',A.count)
print('a ,',a.count)
print('A ,',A.name)
print('a ,',a.name)  
a.test() 等价于 A.test(a)
A.test_2() 等价于 a.test_2()

垃圾回收

  • 程序运行过程中产生的垃圾会影响到程序的运行的运行性能，所以这些垃圾必须被及时清理
  • 在程序中没有被引用的对象就是垃圾，这种垃圾对象过多以后会影响到程序的运行的性能
  • 所以我们必须进行及时的垃圾回收，所谓的垃圾回收就是讲垃圾对象从内存中删除
  • 在Python中有自动的垃圾回收机制，它会自动将这些没有被引用的对象删除，所以我们不用手动处理垃圾回收
class A:
    def __init__(self):
        self.name = 'A类'
    # del是一个特殊方法，它会在对象被垃圾回收前调用
    def __del__(self):
        print('A()对象被删除了~~~',self)
a = A()
b = a # 又使用一个变量b，来引用a对应的对象
print(a.name)
# a = None # 将a设置为了None，此时没有任何的变量对A()对象进行引用，它就是变成了垃圾
# b = None
# del a
# del b
input('回车键退出...')

特殊方法

特殊方法，也称为魔术方法
特殊方法都是使用__开头和结尾的
特殊方法一般不需要我们手动调用，需要在一些特殊情况下自动执行
定义一个Person类

class Person(object):
    def __init__(self, name , age):
        self.name = name
        self.age = age
    # __str__（）这个特殊方法会在尝试将对象转换为字符串的时候调用，它的作用可以用来指定对象转换为字符串的结果  （print函数）  
    def __str__(self):
        return 'Person [name=%s , age=%d]'%(self.name,self.age)        
    # __repr__()这个特殊方法会在对当前对象使用repr()函数时调用，它的作用是指定对象在‘交互模式’中直接输出的效果    
    def __repr__(self):
        return 'Hello'     

当我们打印一个对象时，实际上打印的是对象的中特殊方法 __str__()的返回值

模块

模块化指将一个完整的程序分解为一个一个小的模块，通过将模块组合，来搭建出一个完整的程序

模块化优点：

① 方便开发
② 方便维护
③ 模块可以复用
在Python中一个py文件就是一个模块，要想创建模块，实际上就是创建一个python文件

引入模块

  1. import 模块名 （模块名就是python文件的名字）
  2. import 模块名 as 模块别名
  3. from m import * （引入到模块中所有内容）
  4. from 模块名 import 变量,变量....（引入模块中的部分内容）
  5. from 模块名 import 变量 as 别名
  • 可以引入同一个模块多次，但是模块的实例只会创建一个
  • import可以在程序的任意位置调用，但是一般情况下，import语句都会统一写在程序的开头
  • 在每一个模块内部都有一个__name__属性，通过这个属性可以获取到模块的名字
  • __name__属性值为 __main__的模块是主模块，一个程序中只会有一个主模块
  • 主模块就是我们直接通过python执行的模块
import test_module as test
print(test.\_\_name__)
print(\_\_name__)

添加了_的变量，只能在模块内部访问，在通过import * 引入时，不会引入_开头的变量

包

  1. 包也是一个模块
  2. 当我们模块中代码过多时，或者一个模块需要被分解为多个模块时，这时就需要使用到包
  3. 普通的模块就是一个py文件，而包是一个文件夹
  4. 包中必须要一个一个 __init__.py 这个文件，这个文件中可以包含有包中的主要内容
  5. __pycache__ 是模块的缓存文件

标准库

为了实现开箱即用的思想，Python中为我们提供了一个模块的标准库,在这个标准库中，有很多很强大的模块我们可以直接使用，并且标准库会随Python的安装一同安装

pprint 模块

提供了一个方法pprint()该方法可以用来对打印的数据做简单的格式化

sys模块

提供了一些变量和函数，使我们可以获取到Python解析器的信息，或者通过函数来操作Python解析器

sys.argv

获取执行代码时，命令行中所包含的参数,该属性是一个列表，列表中保存了当前命令的所有参数

sys.modules

获取当前程序中引入的所有模块，modules是一个字典，字典的key是模块的名字，字典的value是模块对象

sys.path

他是一个列表，列表中保存的是模块的搜索路径

sys.platform

表示当前Python运行的平台

sys.exit()

用来退出程序

os 模块

让我们可以对操作系统进行访问

os.environ

通过这个属性可以获取到系统的环境变量

os.system()

可以用来执行操作系统的名字

posted @ 2021-06-28 11:26  Cstzar  阅读(61)  评论(0)  编辑  收藏  举报