python全栈开发中级班全程笔记（第三模块、第一章（多态、封装、反射、内置方法、元类、作业））
python全栈开发笔记第三模块
第二部分：面向对象进阶
一、类的多态与多态性（重点）
1、多态：指的就是同一类事物有多种形态
2、多态性，又称多态动态绑定，在继承背景下使用时，有时也称为多态性，
是指不考虑实例类型的情况下，使用实例，分为静态实例（如：很多类型都可以使用“+”这个符号）与动态实例
class Animal: # 定义动物的形态 def run(self): # 定义走 pass class People(Animal): # 定义人的形态 def run(self): print("sey hello!") class Pig(Animal): # 定义猪的形态 def run(self): print("sey hengheng") class Dog(Animal): # 定义狗的形态 def run(self): print("sey wangwang") class Cat(Animal): def run(self): print("sey miaomiao!!") peo = People() pig = Pig() dog = Dog() # 定义各自的形态 cat = Cat() peo.run() pig.run() dog.run() # 不考虑实例而使用实例 还可更简单一步（拓展性） def func(name): # 定义一个接口， name.run() func(peo) func(pig) func(dog) func(cat)
***它的好处：
①、增强了程序的灵活性，使程序更简洁 func（name）去调用，但必须是多态化代码
②、增强程序的拓展性，如再增加一个猫类形态，不需要更改调用接口，只需增加猫类的属性和实例化方式。就可以使用
3、其实 python 崇尚的并不只是上面的拓展性， python 崇尚的《鸭子类型》
《鸭子类型》：考察一种动物，走路像鸭子，叫声像，造型像，形态也像鸭子，就被定义为鸭子（是一种概念）
在类中：如果没有继承关系，只是模拟的像父类，那他就是父
class File: # 定义文件类，实现读写方法 def read(self): print("open's read") def write(self): print("open's write!") class Disk: # 定义磁盘类，实现读写方法 def read(self): print("read disk") def write(self): print("disk is write!!") class Txt: # 定义文本档， 实现读写功能 def read(self): print("txt is read") def write(self): print("write is txt") file = File() disk = Disk() txt = Txt() # 把三类实例化 def itea(name): # 虽然三者没有继承关系，也不属于同一类， 但使用方法相同或相似，就可以定义个接口，以供调用 name.read() name.write() itea(file) itea(disk) # 只传进去各个的类名，在更简洁的代码下，就可以实现相同的功能 itea(txt) # 这就是多态性的优势所在（可以为不同的类设置相同的调用方法（前提是：必须有相同的调用方式）
*#*#*#*#这就是多态性的优势所在（可以为不同的类设置相同的调用方法（前提是：必须有相同的调用方式）
二、类的封装与封装意义
封装：字面意思就是把某种物品或东西，通过隐藏和整合包装，使其更具可观性或可用性
1、封装之隐藏属性
class A: # 隐藏属性的写法(字符前加上__) __ppx = 1 # _A__ppx = 1 (后台执行时的名称) def __init__(self, name, age): self.__name = name # self._A__name = name self.__age = age # self._A__age = age def __foo(self): # _A__foo(self): print("run.__foo") def dir_name(self): # 调用时，也自动更改了调用方式 self.__foo() # 后台执行的代码：self._A__foo() print("my is dir_name") a = A("will", 18) print(a.__ppx) # 报错发现不存在 print(a.__name) print(a.__age, a.__sex) print(a.__foo) # 成功实现所有属性的隐藏 print(A.__dict__) # 通过名称空间查看内部发生了什么变化 print(a.__dict__) a.dir_name() # 发现命名和类的名称空间结构已经发生变化，实现属性隐藏
发现命名和类的名称空间结构已经发生变化，实现属性隐藏
它的特点：
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- 封装了类，使外部无法正常调用
- 在类内部可以正常调用（它的作用主要对外封闭隐藏，但是内部可以正常调用）
- 子类无法覆盖父类__开头的属性详情看下面例子
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例：
class Foo: dog = "dog" def func(self): # 没有加 __的属性 print("form is func") def __foo(self,): # 加了 __的属性 print("form foo") class Func(Foo): def __foo(self): print("form foo 111111") f = Func() f.func() # 调用继承的不加的属性 f.__foo() # 调用加了__的属性(发现无法覆盖, 在定义类之初，类内部存在__的属性，就会使类的调用方法发生变化，所以，他不会覆盖父类的属性，只是增加了自己的属性)
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综合以上，总结一：
这种属性隐藏只是个障眼法（不会真正意义上达到隐藏，只不过在定义类时，自动检测语法后，更改了类名的调用方式）
python 并不会真的限制，而只是更改了调用方式（_类名__属性）,虽然这样也能访问到，但如果隐藏了还调用，
那就不要去隐藏了，这种方法也没有意义
class B: __xx = 1 print(_B__xx) def __init__(self, name): self.__name = name B.__y = "alex" b = B("will") b.__f = "f" print(B.__dict__) # 发现在定义类体完成之后，再增加的属性不会被隐藏 print(b.__dict__) print(b.__f) print(B.__y) # 发现都可以正常调用
总结二 ：这种变形只有在定义类体的时候发生一次改变。在有赋值操作的时候，是不会再改变的
验证问题3：实现类体内部自己调用自己，不使用其他的同名变量函数
# 验证问题3：实现类体内部自己调用自己，不使用其他的同名变量函数 class K: def __foo(self): print("form is K foo") def bar(self): print("form is bar") self.__foo() class M(K): def __foo(self): print("form is M foo") m = M() m.bar()
总结三 : 在继承中，如果不想让子类覆盖自己的方法，可以将方法定义为私有
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2、封装的意义
封装属性，分为 ① 封装数据属性 ② 封装与方法属性
（1）封装数据属性：明确的区分内外，控制外部对隐藏属性的操作行为
class People: # 定义一个类 def __init__(self, name, age): # 设置隐藏属性 self.__name = name self.__age = age def _format(self): # 定义接口并把隐藏属性定义规则（使其他人无法修改） print("name:<%s>, age:<%s>" % (self.__name, self.__age)) def alter(self, name, age): # 为了方便使用， 定义一个修改名称接口，便于多人调用 if not isinstance(name, str): # 可以为其设置条件， print("input error! is not str") return else: self.__name = name if not isinstance(age, int): print("input error! is not int!") return else: self.__age = age p = People("will", 25) p._format() p.alter(4, 3) p._format()
（2）封装方法属性：隔离复杂度（把复杂的问题隔离，实现调用环节简单化）
class ATM: def __plug(self): print("插卡") def __user(self): print("用户认证") def __money(self): print("取款金额") def __print(self): print("print bill") def __exit(self): print("exit card") def operate(self): self.__plug() self.__user() self.__money() self.__print() self.__exit() a = ATM() a.operate()
三、封装的可扩展性
封装的可扩展性非常高，可以给用户定义该看到的东西和没必要看的东西，
class Room: # 定义一个房子类 def __init__(self, name, owner, weight, length, height): # 再次增加一个需求 self.name = name self.owner = owner self.__weight = weight # 把计算面积的数值隐藏 self.__length = length self.__height = height def area(self): # 后台计算方式封装成调用接口 sum = int(self.__weight) * int(self.__length) * self.__height print("房间空间为 %sm³" % sum) r = Room("alex", "厨房", 10, 4, 5) r.area() # 实现查看房屋面积功能（也实现了调用体积的功能） # 更改了内部属性，但没有更改调用方式， 这就是可扩展性
*#*#*#*# 更改了内部属性，但没有更改调用方式， 这就是可扩展性
四、类的装饰器
1、用一个计算成人 BMI 指数的方法简述装饰器的作用
小于18.5 = 太轻
18.5 - 23.9 = 正常
24 - 27 = 过重
28 - 32 = 肥胖
大于 32 = 超胖
体征指数(BMI) = 体重（kg）÷ 身高的2次方（米）
class People: def __init__(self,name, weight, height): self.name = name self.weight = weight self.height = height @property # 加上这个功能，相当于在调用时执行 p.bmi 等同于执行 p.bmi() def bmi(self): iminit = self.weight/(self.height ** 2) print("your's BMI %s" % iminit) return p = People("will", 100, 1.81) p.bmi # 发现 访问数据属性，还要加括号 p.height = 1.88 p.bmi # 小结： property 的封装方法主要应用于正常访问不加括号，但是后台又必须加括号才能执行的地方
*#*#*#*#*#*小结： property 的封装方法主要应用于正常访问不加括号，但是后台又必须加括号才能执行的地方
2、property 的拓展功能
class People1: def __init__(self, name): self.__name = name @property # 封装调用函数时不加括号 def name(self): print("get name") return self.__name @name.setter # 把 property 封装的函数当做装饰器调用， 修改装饰器 def name(self, val): print("revise") if not isinstance(val, str): print("input error!!!") return else: self.__name = val @name.deleter # 封装的删除装饰器 def name(self): print("delete") print("not is delete!!") p = People1("will") p.name = "pps" print(p.name) # 成功实现查询、修改、删除的属性 del p.name
五、绑定与非绑定方法的介绍与使用
在类内部定义的函数分为 2 大类：绑定方法 与 非绑定方法
1、绑定方法：绑定方法绑定给谁，就由谁来调用，谁调用就会把谁当做第一个参数自动传入
① 绑定到对象的方法：在类内部定义且没有被装饰器修饰的函数
② 绑定到类的方法：在类内部定义且被装饰器 @cllassmethod 修饰的函数
2、非绑定方法：
非绑定方法是指：既不与类绑定也不与对象绑定，也没有自动传值，对象和类都可使用，这就涉及到 @staticmethod 方法
class Atm: """验证绑定对象方法""" def __init__(self, name): self.name = name def tell(self): print("name is %s" % self.name) f = Atm("will") print(Atm.tell) # 类的函数类型 print(f.tell) # 绑定对象的方法 class Atm: """验证绑定到类的方法""" @classmethod # 新的语法，在类内部调用类并自动传值 def func(cls): print(cls) print(Atm.func) # 发现调用并绑定了自己 print(Atm) class Atm: """非绑定方法的额验证""" def __init__(self, name): self.name = name @staticmethod # 非绑定方法的调用 def tell(x,y): print(x+y) f = Atm f.tell(3, 5) # 绑定给对象 Atm.tell(5, 8) # 类自己调用
3、绑定方法与非绑定方法的使用方法与使用场景
# 定义一个类，查看每个人的用户信息 class People: def __init__(self, name, age, sex): self.id = self.class_id() # 高深之处，先绑定类内的函数再定义函数 self.name = name self.age = age self.sex = sex def tell_info(self): # 绑定到对象的方法 """绑定对象方法""" print("name：%s age:%s sex:%s" %(self.name, self.age, self.sex)) @classmethod def form_conf(cls): # 需求升级，从文件里导入资料并和类绑定匹配 """绑定类的方法""" obj = cls(sett.name, sett.age, sett.sex) return obj @staticmethod def class_id(): # 非绑定参数的 实现（独立的不需要传值，也不需要依靠别的） m = hashlib.md5(str(time.time()).encode("utf-8")) return m.hexdigest()
六、反射：通过字符串，映射到对象属性
# 定义一个类 class People: def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age def prints(self): print("name %s age is %s" % (self.name, self.age)) obj = People("will", 22) obj.prints()
1、映射需要掌握的知识点：
① hasattr： hasattr（obj（对象），"name"（字符串形式的属性）） 判断属性（布尔类型返回 True 或 False ）
# 1、 hasattr（obj（对象），"name"（字符串形式的属性）） 判断属性（布尔类型返回 True 或 False ） print(hasattr(obj, "name")) # 查看对象内部的名称空间(__dict__)内有没有对应的 key print(hasattr(obj, "prints")) # 或者说查看绑定类的名称空间内有没有定义或对应的变量名
② getattr：getattr(obj(对象)， "name"（属性)， None(如果查找不到，需返回的值,不填会报错)) 获取对象名称空间内的属性值
print(getattr(obj, "name", "ppt")) # 找得到，返回对应值， print(getattr(obj, "namexxx", "ppt")) # 找不到，返回最后的值（ppt） print(getattr(obj, "prints", "ppt")) # 查找类内属性会返回对应的绑定方法的函数
③ steattr：setattr（obj（对象）， "sex"(要增加的属性名（key）），"man"(属性名对应的值（value）) ）修改属性方法
print(setattr(obj, "sex", "man")) # 等同于 obj.sex = "man" print(obj.sex)
④ delattr : delattr(obj(对象), "age"(要删除的属性名))
delattr(obj, "age") # 等同于 del obj.age print(obj.__dict__) # 发下已经被删除
*#*#*#*#*#*# 小结：以上4种方法，也同样适用于类，可以达到类和对象的增删改查效果，
2、以上知识点的应用场景：
# 这几个知识的应用广场景 class Service: """反射的应用场景""" def run(self): while True: inp = input(">>>:").strip() cmds = inp.split() if hasattr(self, cmds[0]): # 怎么通过判断用户输入的正确度去执行代码 func = getattr(self, cmds[0]) func(cmds) def get(self, cmds): print("get 功能", cmds) def put(self, cmds): print("put.....", cmds) # 通过 hasattr 和 getattr 两个功能实现属性准确度判断 s = Service() s.run() # 需求升级，想通过输入的字符执行相对功能并下载 # 通过相同方法，把输入的字符串格式化成列表，实现最终目的
七、面向对象常用的内置方法
1、item 系列：(__setitem__， __getitem__， __delitem__)把对象模拟成调用字典的形式操作
# 一、item系列：(__setitem__， __getitem__， __delitem__)把对象模拟成调用字典的形式操作 class People: def __init__(self, name): self.name = name def __getitem__(self, item): """get：获取属性（查询时会用到）""" return self.__dict__.get(item) # 设置方法返回调用所获值 def __setitem__(self, key, value): """set:修改与增加属性（修改和增加时会用到）""" # print("setitem") # print(key, value) self.__dict__[key] = value # 实现真正操作的一步 def __delitem__(self, key): """del:删除属性（删除时用得到）""" print("delitem") print(key) self.__dict__.pop(key) # 删除操作 del self.__dict__[key] # 效果同上 obj = People("will") # 验证get获取和查看属性 print(obj["name"]) obj["name"] # 验证set修改与增加设置方法 # 需求，增加一个属性 obj.age = 18 # 之前的方法可以这样写 obj["sex"] = "man" # 用字典的方法这样写也可以实现 print(obj.sex) print(obj.__dict__) # 验证 del 删除属性 del obj["name"] print(obj.__dict__)
2、__str__方法: 设置对象返回类型，使其转换成str类型，实现定制化
class People: def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age def __str__(self): """调用对象时，设置返回类型为 str 需要注意的是：必须以字符串类型返回，否则会报错""" return "hi !! my name's %s. age %s" % (self.name, self.age) p = People("will", 22) # 实例化后 print(p) # 打印对象时， 会触发 __str__ 系统自动识别并调用类内的 __str__ 属性
3、 __del__方法：在调用结束后，自动释放内存
class Open: def __init__(self, filename): print("读取文件.......") self.filename = filename def __del__(self): """这个方法会在程序结束后，自动触发并释放内存 这里面一般会写入跟对象相关的其他程序或资源""" print("__del__资源回收") f = Open("sett.py") # 实例化 del f # 如果提前删除 变量，也会触发类内定义的 __del__操作 # （一般定义了__del__也不会 刻意去删除，只是验证下）相比手动操作当然还是自动删除比较好 print("__main__") # 打印或者再干点其他事，发现类内部定义的 __del__在程序最后才运行，证明是执行的最后一波操作 # 小结：如果在类内部定义了 __del__ 方法，所有类内部定义的属性，都是自动绑定给对象的， # 这个方法在对象被删除的时候，会自动先触发这个方法的执行
4、其他内置方法：
（1） isinstance（obj， class）：检测 obj 是否为 class 的对象
（2） issubclass（sub， super）:检测 sub 是否为 super 的派生类/子类
（3）描述符（__grt__, __set__, __delete__）：描述符是新式类中（__grt__, __set__, __delete__）至少实现一个， 也被称为描述协议
① __get__() :调用一个属性时触发
② __set__() : 为一个属性赋值时触发
③ __delete__() : 用 del 删除属性时触发
八、元类的介绍：
1、exec 方法的使用
（1）exec 方法的三个特性
① 执行字符串的命令
② 全局作用域（字典形式），如果不指定，默认使用 globals()
③ 局部作用域（字典形式），如果不指定，默认使用 locals()
g = { "x": 1, "y": 2} f = {} # exec ：把 exec 内的字符串当做函数执行命令，可修改全局作用域的变量，也可创建局部作用域变量 exec("""global x, s x = 15 s = 33 z = 3 """, g, f) # exec(要执行的命令（字符串形式）， 执行命令的作用域，g = 全局， f = 局部) # print(g) print(f)
2、一切皆对象，对象的用法
① 都可以被引用，x = obj(函数或类名都可以被当做一个变量值)
② 都可以当做函数的参数传入，
③ 都可以当做函数的返回值，
④ 都可以当做容器的元素(如：f = [func, class, item, obj]列表内的值，字典内的值，元祖内的值， 集合内的值等等...)
*#*#*#*# 一切皆对象的定义，就是以上四个点，反过来看，符合以上4个点的要求，就是对象,类也是对象，对象本身也是对象
class People: pass p = People() print(type(p)) print(type(People)) print(type(print))
3、元类的定义方法
实践证明，所有用 class 定义的类，都叫"type"类型
能查询类型的 type()这一种类型，也是一个类，默认所有用 class 定义的类，它们的元类都是 type
定义类的方式有 2 种：
（1）、class 定义的类
# 1、class 定义的类 class Chinese: """之前定义类的方法""" country = "china" def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age def talk(self): print("%s is talking" % self.name) obj = Chinese("will", 18) # 实例化 print(obj, obj.name, obj.age) print(Chinese)
（2）、用 type 产生的类， 且不用 class 定义（需要符合定义三要素）
① 有类名
② 基类，如果继承就会有一个或多个，如果不继承则默认继承 object
③ 类的名称空间
# 定义类的三要素 class_name = "Chinese" # 三要素之一：类名 class_bases = (object, ) # 三要素之二：基类，如果继承，会有一个或多个，如果不继承，会有一个默认值（ object ） class_body = """ country = "china" def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age def talk(self): print("%s is talking" % self.name) """ class_dict = {} class_room = exec(class_body, globals(), class_dict) # 三要素之三（重点）：类的名称空间 # print(class_dict) # 打印验证效果发现名称空间已经生成 Chinese1 = type(class_name, class_bases, class_dict) # print(Chinese1) obj1 = Chinese1("will", 18) # 实例化 print(obj1, obj1.name, obj1.age)
*#*#*#*#*#*# 小结：
一切皆对象：以前定义的所有变量对应的值，都是对象，包括用 class 定义的类，还有对象本身，也是对象。
不用 class 定义类用type 定义类需要三要素 ① 类的名称，② 类的基类参数，③ 类的名称空间
4、自定义元类控制类的创建行为与抛异常的解析
（1）通过定义元类，控制类的行为
如果定义一个父类， class My_mete(type): """自定义元类，也需要继承 type """ def __init__(self, class_name, class_bases, class_dict): # 定义 __init__ 就要继承之前基类所拥有的功能 if not class_name.istitle(): # 在元类内部，可以定义其他框架（判断如果类名的首字母不是大写，触发报错机制） raise TypeError("类名的首字母必须大写，") elif "__doc__" not in class_dict or not class_dict["__doc__"].strip(): # 定义元类的其他内置方法 raise TypeError("定义类，必须注释且注释不能为空") super(My_mete, self).__init__(class_name, class_bases, class_dict) # 所以，需要继承基类所拥有的功能且增加自己创建的功能 class Chinese(object, metaclass=My_mete): # 不写继承的基类，也有默认继承，后面的 metaclass = type 也是默认值 """这样写，相当于 Chinese = My_mite(class_name, class_bases, class_dict),也就相当于基类内必须有 __init__ 的方法""" country = "china" def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age def talk(self): print("%s is talking" % self.name)
（2） raise 抛异常语法
平时都是报错了才发现有异常，而用此方法之后，可以主动抛异常（就是不报错也可以出发异常）
class Chinese(object, metaclass=My_mete): country = "china" def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age def talk(self): print("%s is talking" % self.name) print(Chinese.__dict__)
5、义元类控制类的实例化行为与 __call__ 详解
(1) __call__方法
# 本节知识储备点：__call__ 方法 class Foo: def __call__(self, *args, **kwargs): # 定义函数传参的功能（所有类型） """定义此方法后，对象名加括号（obj()），也可以被调用""" print(self) print(args) print(kwargs) obj = Foo() obj(1, 2, 10, a=1, b=2, c=5) # obj() 加括号，也可以调用，需要在类内部增加 __call__ 函数, # 等同于调用 obj.__call__(obj, 1, 2, 10, a=1, b=2, c=5) 的调用方法 # 用这样的方法，就可以把对象变成一个可调用对象，且可修改调用对象方法 # 元类内部也有同样的内置方法(__call__)可被调用和控制， # 会在创建类时，自动生成 __call__ 的方法，以备调用并触发， # 如果调用 Foo(1, 2, a=2, b=4),相当于执行了 Foo.__call__(self, 1, 2, a=2, b=4) 的方法
（2）通过定制元类，控制类的实例化行为
# 同理以下行为就用到了__call__的方法 class My_mete(type): """自定义元类，也需要继承 type """ def __init__(self, class_name, class_bases, class_dict): if not class_name.istitle(): raise TypeError("类名的首字母必须大写，") elif "__doc__" not in class_dict or not class_dict["__doc__"].strip(): raise TypeError("定义类，必须注释且注释不能为空") super(My_mete, self).__init__(class_bases, class_bases, class_dict) def __call__(self, *args, **kwargs): """本方法默认就有，但是，自定义了会按照自定义方法执行， 这样就可以在自定义内部增加自定义的任务与格式实现自定义功能""" """后台操作""" print(self) # self = Chinese print(args) # args = ("will", ) print(kwargs) # kwargs = {"age": 22} # 在被调用时，会触发此方法执行三件事 # 1、先造出一个新对象 obj（在之前学的 object 方法有一个功能） obj=object.__new__(self) # 新建对象的语法,会提示传进去 一个类名 # 2、初始化obj(触发 __init__() 方法) self.__init__(obj, *args, **kwargs) # 3、返回obj return obj class Chinese(object, metaclass=My_mete): """这样写，相当于 Chinese = My_mite(class_name, class_bases, class_dict), 也就相当于基类内必须有 __init__ 的方法""" country = "china" def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age def talk(self): print("%s is talking" % self.name) obj = Chinese("will", age=22) # 同理：此操作相当于调用 Chinese.__call__(Chinese, "will", 22) print(obj.__dict__) # 验证自定义元类的实例化功能，轻松实现控制实例化过程
6、元类控制类实例化行为的应用场景与单利模式的详解
（1）单例模式（设计模式的一种）：如果执行内容和结果一样，就会只有一个内存地址（）属于内存优化
新的需求，不要重复调用相同内容的值创建新的内存地址造成空间浪费
# 实现方式一：正常实现 class My_SQL: """SQL 是一个访问和处理数据库的计算机语言""" __instance = None def __init__(self): self.host = "127.0.0.1" self.port = 3306 @classmethod def singleton(cls): """为了节省空间，可以判断实例化如果是同一个内容，可以覆盖 此处需要用到 装饰器@classmethod """ if cls.__instance is None: obj = cls() cls.__instance = obj return cls.__instance def conn(self): pass def execute(self): pass obj1 = My_SQL.singleton() obj2 = My_SQL.singleton() obj3 = My_SQL.singleton() print(obj1, obj2, obj3) # 通过此方法，实现了单例行为，这样的方式是处理 普通类加装饰器实现此功能，下面用元类控制此功能
（2）元类控制实例化的应用
# 方式二：元类实现此功能 class My_mete(type): """自定义元类，也需要继承 type """ def __init__(self, class_name, class_bases, class_dict): if not class_name.istitle(): raise TypeError("类名的首字母必须大写，") elif "__doc__" not in class_dict or not class_dict["__doc__"].strip(): raise TypeError("定义类，必须注释且注释不能为空") super(My_mete, self).__init__(class_bases, class_bases, class_dict) self.__instance = None def __call__(self, *args, **kwargs): if not self.__instance: obj = object.__new__(self) self.__init__(obj) self.__instance = obj return self.__instance class Mysql(object, metaclass=My_mete): """用元类实现此功能就简单多了""" def __init__(self): self.host = "127.0.0.1" self.port = 3306 def conn(self): pass def execute(self): pass obj1 = Mysql() obj2 = Mysql() obj3 = Mysql() print(obj1 is obj2 is obj3) # 通过自定义元类，轻松实现了重复开辟地址的行为，节省了空间
7、有关元类的小作业
作业要求：
(1)、通过自定义元类属性，把自定义类的属性全部大写
# 第一题： # 1、通过自定义元类属性，把自定义类的属性全部大写 class Mymete(type): """判断派生类所有属性必须都要大写""" def __init__(self, class_name, class_bases, class_dict): if not class_name.isupper(): raise TypeError("定义类名，必须要大写") for attr in class_dict: if not (attr.startswith("__") and attr.endswith("__")) and not attr.isupper(): """判断不是以 __开头和 __结尾的属性，都必须大写，否则抛出错误""" raise TypeError("所有属性都必须要大写！！！") super(Mymete, self).__init__(class_name, class_bases, class_dict) class CHINESE(object, metaclass=Mymete): """已完成元类定制 子类所有属性全部大写""" DDD = "QQQ" def __init__(self, name, age, sex): self.name = name self.age = age self.sex = sex def DDD(self): print(self.name) print(self.age) print(self.sex) # 老师的答案： class Mymetaclass(type): def __new__(cls,name,bases,attrs): update_attrs={} for k,v in attrs.items(): if not callable(v) and not k.startswith('__'): update_attrs[k.upper()]=v else: update_attrs[k]=v return type.__new__(cls,name,bases,update_attrs) class Chinese(metaclass=Mymetaclass): country='China' tag='Legend of the Dragon' #龙的传人 def walk(self): print('%s is walking' %self.name) print(Chinese.__dict__) ''' {'__module__': '__main__', 'COUNTRY': 'China', 'TAG': 'Legend of the Dragon', 'walk': <function Chinese.walk at 0x0000000001E7B950>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Chinese' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Chinese' objects>, '__doc__': None} '''
(2)、在元类中控制自定义的类不需要使用 __init__ 方法
①：元类帮其完成初始对象，以及初始化操作
②：要求实例化使传入参数必须是关键字参数，否则，抛出异常:TypeError:must use keyword argument
③：key 作为自定义类产生对象的属性，且所有属性变成大写
# 第二题： class Mymetaclass(type): def __new__(cls,name,bases,attrs): update_attrs={} for k,v in attrs.items(): if not callable(v) and not k.startswith('__'): update_attrs[k.upper()]=v else: update_attrs[k]=v return type.__new__(cls,name,bases,update_attrs) def __call__(self, *args, **kwargs): if args: raise TypeError('must use keyword argument for key function') obj = object.__new__(self) #创建对象，self为类Foo for k,v in kwargs.items(): obj.__dict__[k.upper()]=v return obj class Chinese(metaclass=Mymetaclass): country='China' tag='Legend of the Dragon' #龙的传人 def walk(self): print('%s is walking' %self.name) p=Chinese(name='egon',age=18,sex='male') print(p.__dict__)
九、异常处理
1、什么是异常：异常是程序发出的错误信号，一旦程序出错且没有处理这个错误，系统就会抛出异常且程序 运行终止
异常分为三部分：
1、异常追踪信息：Traceback（会显示那里出错并定位）
2、异常的类型：ValueError
3、异常的内容及错误的说明
# print("1") # print("2") # int("ppr")
2、错误分类：
分为 2 部分：
（1）、语法错误：这个没的说，就是写程序的时候 没按照 python 约束的语法执行，就会报错，这样只能排查语法
例： if 1>2 # 1不可能大于二，所以是语法书写层次的错误
（2）、逻辑错误：逻辑错误又分为以下几种
# ValueError # int("aaa") # NameError # name # IndexError # f = [1, 2, 3] # f[100] # KeyError # d = {} # d["name"] # AttributeError # class Foo: # pass # Foo.xxx # ZeroDivisionError # 1/0 # TypeError # for i in 55: # print(i) # AttributeError 试图访问一个对象没有的属性，比如foo.x，但是foo没有属性x # IOError 输入/输出异常；基本上是无法打开文件 # ImportError 无法引入模块或包；基本上是路径问题或名称错误 # IndentationError 语法错误（的子类） ；代码没有正确对齐 # IndexError 下标索引超出序列边界，比如当x只有三个元素，却试图访问x[5] # KeyError 试图访问字典里不存在的键 # KeyboardInterrupt Ctrl+C被按下 # NameError 使用一个还未被赋予对象的变量 # SyntaxError Python代码非法，代码不能编译(个人认为这是语法错误，写错了） # TypeError 传入对象类型与要求的不符合 # UnboundLocalError 试图访问一个还未被设置的局部变量，基本上是由于另有一个同名的全局变量， # 导致你以为正在访问它 # ValueError 传入一个调用者不期望的值，即使值的类型是正确的
3、异常处理
强调一、对于错误发生的条件如果是可以预知的，此时应该用 if else 判断，去预防异常
age = 10 a = input(">>>:").strip() if a.isdigit(): a = int(a) if age > a: print("")
强调二、对于错误发生的条件如果不能预知的，此时应该用到异常处理机制， try...except
需求：如果读文件，不知 到文件 有多少行，且没有更先进的方法 和机制，就要用到抛异常了
try: f = open("exec.txt", "r", encoding="utf-8") print(f.__next__(), end="") print(f.__next__(), end="") print(f.__next__(), end="") print(f.__next__(), end="") print(f.__next__(), end="") print(f.__next__(), end="") print(f.__next__(), end="") # 正常情况下是会报错的 print(f.__next__(), end="") print(f.__next__(), end="") print(f.__next__(), end="") f.close() except StopIteration: print("报错了") print("++++>>>1") print("++++>>>2") print("++++>>>3") # 这样情况下，就不会报错了
4、异常处理之多分支：用多分支处理异常的场景：代码被检测的代码块报出的异常有多种可能性，且需要针对每一种异常类型都定制处理逻辑
# 一、异常处理之多分支 try: print("++++>>>1") # name print("++++>>2") l[1000] print("+++++>>3") d = {} d[name] print("++++++>>>4") except NameError as b: print("+++++>", b) except ImportError as c: # 有点像elif 的分支结构 print("+++++++>", c) except KeyError as p: print("+++++>", p) # 用多分支处理异常的场景：代码被检测的代码块报出的异常有多种可能性，且需要针对每一种异常类型都定制处理逻辑
5、万能异常：Exception
Exception（包含所有异常类型的异常机制）不包括语法错误，因为语法错误本不应该在程序中存在
万能异常的使用场景： 被检测的代码块报出的异常有多种可能性，且针对所有的异常，只用一种异常处理逻辑，就用 Exception
try: print("++++>>>1") name print("++++>>2") l[1000] print("+++++>>3") d = {} d[name] print("++++++>>>4") except Exception as b: print("异常", b) print("+++++>>>")
6、二者的合并使用
try: print("++++>>>1") # name print("++++>>2") l[1000] print("+++++>>3") d = {} d[name] print("++++++>>>4") except NameError as b: print("+++++>", b) except ImportError as c: # 有点像elif 的分支结构 print("+++++++>", c) except KeyError as p: print("+++++>", p) except Exception as r: # 在最后再用 万能异常处理不可预知的错误 print("万能异常的执行", r) print("++++++>>>>0")
7、其他结构
(1) elxe 在 try 内的作用及使用场景
try: print("++++>>>1") # name print("++++>>2") # l[1000] print("+++++>>3") d = {} # d[name] print("++++++>>>4") except NameError as b: print("+++++>", b) except ImportError as c: # 有点像elif 的分支结构 print("+++++++>", c) except KeyError as p: print("+++++>", p) except Exception as r: # 在最后再用 万能异常处理不可预知的错误 print("万能异常的执行", r) else: print("它的 else 应用场景是：发生异常，就不会执行此处") # 在被检测的代码没有发生异常时，就要执行这里的代码 print("++++++>>>>0")
(2) finally 的使用方法
finally：不管检测代码有没有发生异常都会执行
try: print("++++>>>1") name print("++++>>2") l[1000] print("+++++>>3") d = {} d[name] print("++++++>>>4") except NameError as b: print("+++++>", b) except ImportError as c: # 有点像elif 的分支结构 print("+++++++>", c) except KeyError as p: print("+++++>", p) except Exception as r: # 在最后再用 万能异常处理不可预知的错误 print("万能异常的执行", r) else: print("它的 else 应用场景是：发生异常，就不会执行此处") # 在被检测的代码没有发生异常时，就要执行这里的代码 finally: print("不管被检测的代码有没有异常，本方法都会正常执行！") print("++++++>>>>0")
finally 经常会应用在回收场景
try: f = open("exec.txt", "r", encoding="utf-8") print(f.__next__(), end="") print(f.__next__(), end="") print(f.__next__(), end="") print(f.__next__(), end="") print(f.__next__(), end="") print(f.__next__(), end="") print(f.__next__(), end="") # 正常情况下是会报错的 print(f.__next__(), end="") # f.close() # f.close() 写在这里，可能报错之后，不能回收资源。 finally: # 利用 finally 这样的写法，就可以有效的避免浪费内存资源 f.close() print("++++>>>1") print("++++>>>2") print("++++>>>3")
8、主动触发异常（raise）的应用场景
class People: def __init__(self, name, age, sex): # 这样定义一个普通类， if not isinstance(name, str): raise TypeError("name not is str!!!") if not isinstance(age, int): raise TypeError("age not is int!!!") self.name = name self.age = age self.sex = sex # 在实例化时： p = People("will", 33, "man") # 正常传值，是没问题 # 主动触发异常 p2 = People(55, "11", 12) # 但是这样传值（潜规则的错误），也不会报错，但是，人的名字都是字符串形式，所以就用到了主动触发异常
9、自定义异常
class MyException(BaseException): """自定义异常时，通常要继承系统异常""" def __init__(self, msg): super(MyException, self).__init__() self.msg = msg def __str__(self): """自定义异常，必须要有此格式，否则不能打印异常要求""" print("<%s>" % self.msg) raise TypeError("自定义异常的处理结果！！！")
10、断言 assert
# 断言（assert）：代码分为 2部分的场景，且互相有依赖 # 第一部分：（定义部分） info = {} info["name"] = "will" info["age"] = 22 # 第二部分：（分析与判断部分） # 常用的写法： if "name" not in info: # 分析 raise KeyError("必须有 name 这个key！") if "age" not in info: raise KeyError("必须有 age 这个 key！！！") if info["name"] == "will" and info["age"] > 18: # 判断 print("welcome! ! ") # 断言的写法： assert "name" in info and "age" in info """断言的应用就是符合硬性条件，如果不符合，直接报错""" if info["name"] == "will" and info["age"] > 22: print("welcome!!!!")
*#*#*#*#*#小结：异常处理常用在知道会有异常，又无法预知发生错误的具体条件，且又不能让代码系统崩溃。如果 try 和 except 用多了密密麻麻的会显得效果非常差
十、面向对象软件开发基础流程与结课作业讲解
1、简单介绍面向对象软件开发的基本流程与注意事项：
软件开发其实是一整套的规范，学习的只是一小部分，一个完整的开发工程，需要明确每个阶段的任务，
在保证一个阶段正确的前提下，在进行下一个阶段的工作，这种行为称之为软件工（1）、面向对象分析（OOA）： 学完面向对象不要上去就是写代码，要有更深层次的分析与大局框架意识 软件工程中的系统分析阶段，需要分析员与用户在一起，对用户的需求做出精确的分析和明确的表述，从大的方面解析软件系统应该做些什么，而不是怎么去去做。
面向对象的分析要按照 面向对象的概念与方法，在对任务的分析中，从客观存在的事物和事物之间的关系，归纳出有关的对象（对象的特征和技能），
以及对象之间的联系，并将具有相同属性和行为的对象用一个类 class 来标识。
（2）、面向对象设计(OOD)：根据面向对象分析阶段形成的需求模型，对每个部分 分别进行具体设计
1、首先是类的设计，类的设计可能包含多个层次（利用继承与派生的机制）。然后以这些类为基础，提出程序设计的思路和方法，包括对算法的设计。
2、在设计阶段并不牵涉任何一门具体的计算机语言，而是用一种更通用的描述工具（如：伪代码或流程图）来描述
（3）、面向对象编程(OOP)：根据面向对象设计的结果，选择一种计算机语言把他写成程序，可以是 python。
（4）、面向对象测试(OOT)：在写好程序交给用户使用之前，必须对程序进行严格测试。
1、测试的目的是发现程序中的错误并修正它。
2、面向对象的测试：是用面向对象的方法进行测试，以类作为测试的基本单元。
（5）、面向对象的维护(OOSM)
2、作业
# -*- coding:utf-8 -*- # author:Will Loong # 本章节作业： # 角色：学校，学生，课程，讲师 # 要求： # 1、创建北京、上海2个学校 # 2、创建 linux、python、go 三种课程，linux在北京开、go 在上海开 # 3、课程包括：周期、价格、通过学校创建课程 # 4、通过学校创建班级，班级关联课程、讲师 # 5、创建学时、选择学校，关联班级 # 6、创建讲师角色时要关联学校 # 提供 2 种接口 # 6.1、学员视图：可以注册、交学费、选班级 # 6.2、讲师视图，讲师可以管理自己的班级，查看班级学员列表，修改所管理的学员成绩 # 6.3、管理视图，创建讲师，创建班级，创建课程 # 7、上面的操作产生的数据通过 pickle 序列化保存到文件里 # 作业分析： # 1、场景、角色、（类） ———> 属性、方法 # ①、课程类：课程没有具体的动作和方法，所以只需要设计属性 # 属性：课程名、周期、老师 # ②、学生类： # 属性：姓名、对应课程 # 方法及流程：查看可选课程、选择对应课程、查看所选课程、退出程序 # ③、管理员： # 属性：姓名 # 方法：创建课程、创建学生账号、查看所有课程信息、查看所有学生信息、查看所有学生的选课情况、退出程序 # 2、站在每个角色的角度上去思考程序执行流程 import os import sys import pickle from color import font_color # class Pea(): # while True: # try: # with open("student_info", "rb") as f8: # cde = pickle.load(f8) # print(cde.name) # except EOFError: # print("aaa") # p = Pea() # print(p) class Course: """定义课程类""" def __init__(self, name, price, period, teacher): """定义属性并初始化赋值""" self.name = name self.price = price self.period = period self.teacher = teacher class Person: """把打印课程提取出来，创建一个父类""" def show_course(self): """查询课程""" with open("course_info", "rb") as f: count = 0 while True: try: count += 1 course_obj = pickle.load(f) font_color("%s.%s-%s-%s-%s" % (count, course_obj.name, course_obj.price, course_obj.period, course_obj.teacher), "noting") except EOFError: break class Student(Person): """创建学生类""" operate_lst = [("查看可选课程", "show_course"), ("选择课程", "select_course"), ("查看已选课程！", "check_selected_course"), ("退出", "exit")] def __init__(self, name): """一个学生不一定只有一门课程，所以在定义学生课程时，格式化一个列表""" self.name = name self.course_name = [] def select_course(self): self.show_course() num = int(input("Number >>>:").strip()) count = 1 with open("course_info", "rb") as f: while True: try: course_obj = pickle.load(f) if count == num: self.course_name.append(course_obj) print(len(self.course_name)) font_color("You chose the %s course !!!" % course_obj.name, "true") break count += 1 except EOFError: font_color("there is not course!!!", "error") break def check_selected_course(self): """查看已选课程""" print(self.course_name) for cou in self.course_name: print(cou.name, cou.teacher) def exit(self): """把写入的文件创建在最后，如果修改完了退出，再写入文件""" with open("student_info", "rb") as f1, open("student_info_back", "wb") as f2: """在内存打开2个文件，f1， f2""" while True: try: student_f = pickle.load(f1) if student_f.name == self.name: """如果相等，就把修改后的文件存入 f2 文件""" pickle.dump(self, f2) else: """否则，原内容保持不变""" pickle.dump(student_f, f2) except EOFError: break os.remove("student_info") os.rename("student_info_back", "student_info") exit() @staticmethod def init(name): """返回一个学生对象，在student内""" with open("student_info", "rb") as f: while True: try: stu_obj = pickle.load(f, encoding="utf-8") if stu_obj.name == name: return stu_obj except EOFError: font_color("学生账号不存在！！！", "error") break class Manager(Person): """创建管理员""" operate_lst = [("创建课程", "create_course"), ("创建学生账号", "create_student"), ("查看所有课程", "show_course"), ("查看所有学生", "show_student"), ("查看所有学生选课情况", "show_student_course"), ("退出", "exit")] def __init__(self, name): self.name = name def create_course(self): """创建课程""" name = input("course name:").strip() price = input("course price:").strip() period = input("course period:").strip() teacher = input("course teacher:").strip() course_obj = Course(name, price, period, teacher) with open("course_info", "ab") as f: pickle.dump(course_obj, f) font_color("%s 课程创建完毕！" % course_obj.name, "yes") def create_student(self): """创建学生账号： 1、用户名和密码以及身份记录到 user_info 文件内 2、将学生对象存进student 文件""" stu_name = input("student name:") if isinstance(stu_name.strip(), str) is not None: stu_pwd = input("student password:").strip() if isinstance(stu_pwd.strip(), (str or int)) is not None: stu_pwd2 = input("student password:").strip() if stu_pwd2 == stu_pwd: stu_auth = "%s|%s|Student" % (stu_name, stu_pwd2) + "\n" stu_obj = Student(stu_name) with open("user_info.txt", "a", encoding="utf-8") as f: f.write(stu_auth) with open("student_info", "ab") as f: pickle.dump(stu_obj, f) font_color("%s学生账号创建成功！！！" % stu_obj.name, "yes") else: font_color("2次密码输入不一致！！！", "error") else: font_color("学生账号必须是 str 格式！！！", "error") def show_student(self): """查询学生""" with open("student_info", "rb") as f: count = 0 while True: try: count += 1 student_obj = pickle.load(f, encoding="utf-8") font_color("%s.%s" % (count, student_obj.name), "yes") except EOFError: break font_color("-----------end------------", "false") def show_student_course(self): with open("student_info", "rb") as f: while True: try: student_obj = pickle.load(f) course_list = [cor for cor in student_obj.courses] font_color("%s.opt course %s " % (student_obj.name, "|".join(course_list)), "false") except EOFError: break @classmethod def init(cls, name): return cls(name) def exit(self): exit() # 学生角度：登录就可以选课了 # 已经有账号，已经有课程 # 管理员：登录就可以完成以下操作： # 学生账号由管理员创建 # 学生课程由管理员创建 # 应该先创建管理员角色更合适着手开发 # 登录需求： # 必须自动识别身份（存在文件内的信息：账号、密码、身份） def login(): user_name = input("username:").strip() passwod = input("password:").strip() with open("user_info", "r", encoding="utf-8") as f: for line in f: user, pwd, identify = line.strip().split("|") if user == user_name and passwod == pwd: return {"state": True, "name": user_name, "id": identify} else: return {"state": False, "name": user_name} log_res = login() if log_res["state"]: font_color("登录成功！！！", "yes") if hasattr(sys.modules[__name__], log_res["id"]): cls = getattr(sys.modules[__name__], log_res["id"]) obj = cls(log_res["name"]) while True: for idx, nature in enumerate(cls.operate_lst, 1): font_color("%s.%s" % (idx, nature[0]), "noting") inp = input("please>>>:").strip() if inp.isdigit() and len(cls.operate_lst) >= int(inp): func_str = cls.operate_lst[int(inp) - 1][1] if hasattr(obj, func_str): getattr(obj, func_str)() else: font_color("No such option!!!", "error") else: font_color("登录失败！！！", "error")
*****老师讲解
# -*- coding: utf-8 -*- # @Time : 2018/8/31 10:59 # @Author : 骑士计划 # @Email : customer@luffycity.com # @File : 5.作业讲解.py # @Software: PyCharm import os import sys import pickle student_info = 'student_info' course_info = 'course_info' userinfo = 'userinfo' class Base: def __str__(self): return self.name class Course(Base): def __init__(self,name,price,period,teacher): self.name = name self.price = price self.period = period self.teacher = teacher def __repr__(self): return ' '.join([self.name, self.price, self.period, self.teacher]) class Person: @staticmethod def get_from_pickle(path): with open(path,'rb') as f: while True: try : stu_obj = pickle.load(f) yield stu_obj except EOFError: break def show_courses(self): for count,course in enumerate(self.get_from_pickle(course_info),1): print(count,repr(course)) def dump_obj(self,path,obj): with open(path,'ab') as f: pickle.dump(obj,f) class Student(Person,Base): operate_lst = [ ('查看所有课程', 'show_courses'), ('选择课程', 'select_course'), ('查看已选课程', 'check_selected_course'), ('退出', 'exit')] def __init__(self,name): self.name = name self.courses = [] def __repr__(self): # course_name = [course.name for course in self.courses] course_name = [str(course) for course in self.courses] return '%s %s'%(self.name,'所选课程%s' % '|'.join(course_name)) def select_course(self): self.show_courses() num = int(input('num >>>')) for count,course in enumerate(self.get_from_pickle(course_info),1): if count == num: self.courses.append(course) print('您选择了%s课程' % (course)) break else:print('没有您要找的课程') def check_selected_course(self): for course in self.courses: print(course.name,course.teacher) def exit(self): with open(student_info+'_bak', 'wb') as f2: for stu in self.get_from_pickle(student_info): if stu.name == self.name: # 如果从原文件找到了学生对象和我当前的对象是一个名字，就认为是一个人 pickle.dump(self, f2) # 应该把现在新的学生对象写到文件中 else: pickle.dump(stu, f2) # 反之，应该原封不动的把学生对象写回f2 os.remove(student_info) os.rename(student_info+'_bak',student_info) exit() @classmethod def init(cls,name): for stu in cls.get_from_pickle(student_info): if stu.name == name: return stu else:print('没有这个学生') class Manager(Person): operate_lst = [('创建课程','create_course'), ('创建学生','create_student'), ('查看所有课程','show_courses'), ('查看所有学生','show_students'), ('查看所有学生的选课情况','show_student_course'), ('退出','exit')] def __init__(self,name): self.name = name def create_course(self): name = input('course name : ') price = input('course price : ') period = input('course period : ') teacher = input('course teacher : ') course_obj = Course(name,price,period,teacher) self.dump_obj(course_info, course_obj) print('%s课程创建成功'%course_obj.name) def create_student(self): # 用户名和密码记录到userinfo文件，将学生对象存储在student_info文件 stu_name =input('student name : ') stu_pwd =input('student password : ') stu_auth = '%s|%s|Student\n'%(stu_name,stu_pwd) stu_obj = Student(stu_name) with open(userinfo,'a',encoding='utf-8') as f: f.write(stu_auth) self.dump_obj(student_info, stu_obj) print('%s学生创建成功'%stu_obj.name) def show_students(self): for count,stu in enumerate(self.get_from_pickle(student_info),1): print(count,stu) def show_student_course(self): for stu in self.get_from_pickle(student_info): print(repr(stu)) def exit(self): exit() @classmethod def init(cls,name): return cls(name) # 管理员的对象 def login(): name = input('username : ') pawd = input('password : ') with open(userinfo,encoding='utf-8') as f: for line in f: usr,pwd,identify = line.strip().split('|') if usr == name and pawd == pwd: return {'result':True,'name':name,'id':identify} else: return {'result':False,'name':name} ret = login() if ret['result']: print('\033[1;32;40m登录成功\033[0m') if hasattr(sys.modules[__name__],ret['id']): cls = getattr(sys.modules[__name__],ret['id']) obj = cls.init(ret['name']) # 实例化 while True: for id,item in enumerate(cls.operate_lst,1): print(id,item[0]) func_str = cls.operate_lst[int(input('>>>')) - 1][1] print(func_str) if hasattr(obj,func_str): getattr(obj,func_str)() else: print('登录失败')
