面向对象进阶
1.1 面向对象编程
面向过程编程:类似于工厂的流水线
- 优点:逻辑清晰
- 缺点:扩展性差
面向对象编程:核心是对象二字,对象属性和方法的集合体,面向对象编程就是一堆对象交互
- 优点:扩展性强
- 缺点:逻辑非常乱
1.2 类与对象
- 对象:属性和方法的集合体
- 类:一系列相同属性和方法的集合体
现实世界中先有对象后有类,python中先有类,再实例化出对象
一、什么是继承
- 继承是一种新建类的方式,新建的类称为子类,被继承的类称为父类
- 继承的特性是:子类会遗传父类的属性
- 继承是类与类之间的关系
二、为什么用继承
- 使用继承可以减少代码的冗余
三、对象的继承
- Python中支持一个类同时继承多个父类
class Parent1:
pass
class Parent2:
pass
class Sub1(Parent1, Parent2):
pass
- 使用__bases__方法可以获取对象继承的类
print(Sub1.__bases__)
(<class '__main__.Parent1'>, <class '__main__.Parent2'>)
- 在Python3中如果一个类没有继承任何类,则默认继承object类
- 在Python2中如果一个类没有继承任何类,不会继承object类
print(Parent1.__bases__)
(<class 'object'>,)
四、类的分类
- 后面会详细解释类的分类,目前仅做了解
4.1 新式类
- 继承了object的类以及该类的子类,都是新式类
- Python3中所有的类都是新式类
4.2 经典类
- 没有继承object的类以及该类的子类,都是经典类
- 只有Python2中才有经典类
五、继承与抽象
继承描述的是子类与父类之间的关系,是一种什么是什么的关系。要找出这种关系,必须先抽象再继承,抽象即抽取类似或者说比较像的部分。
抽象分成两个层次:
- 将奥巴马和梅西这俩对象比较像的部分抽取成类;
- 将人,猪,狗这三个类比较像的部分抽取成父类。
抽象最主要的作用是划分类别(可以隔离关注点,降低复杂度),如下图所示:
继承:基于抽象的结果,通过编程语言去实现它,肯定是先经历抽象这个过程,才能通过继承的方式去表达出抽象的结构。
抽象只是分析和设计的过程中,一个动作或者说一种技巧,通过抽象可以得到类,如下图所示:
六、继承的应用
- 牢记对象是特征与功能的集合体,我们可以拿选课系统举例
class OldboyPeople:
"""由于学生和老师都是人,因此人都有姓名、年龄、性别"""
school = 'oldboy'
def __init__(self, name, age, gender):
self.name = name
self.age = age
self.gender = gender
class OldboyStudent(OldboyPeople):
def choose_course(self):
print('%s is choosing course' % self.name)
class OldboyTeacher(OldboyPeople):
def score(self, stu_obj, num):
print('%s is scoring' % self.name)
stu_obj.score = num
stu1 = OldboyStudent('tank', 18, 'male')
tea1 = OldboyTeacher('nick', 18, 'male')
- 对象查找属性的顺序:对象自己-》对象的类-》父类-》父类。。。
print(stu1.school)
oldboy
print(tea1.school)
oldboy
print(stu1.__dict__)
{'name': 'tank', 'age': 18, 'gender': 'male'}
tea1.score(stu1, 99)
nick is scoring
print(stu1.__dict__)
{'name': 'tank', 'age': 18, 'gender': 'male', 'score': 99}
6.1 属性查找练习
class Foo:
def f1(self):
print('Foo.f1')
def f2(self):
print('Foo.f2')
self.f1()
class Bar(Foo):
def f1(self):
print('Bar.f1')
# 对象查找属性的顺序:对象自己-》对象的类-》父类-》父类。。。
obj = Bar() # self是obj本身,即找到Bar的f1()
obj.f2()
Foo.f2
Bar.f1
一、类的分类
1.1 新式类
- 继承了object的类以及该类的子类,都是新式类
- Python3中所有的类都是新式类
1.2 经典类
- 没有继承object的类以及该类的子类,都是经典类
- 只有Python2中才有经典类
二、菱形继承问题
在Java和C#中子类只能继承一个父类,而Python中子类可以同时继承多个父类,如A(B,C,D)
如果继承关系为非菱形结构,则会按照先找B这一条分支,然后再找C这一条分支,最后找D这一条分支的顺序直到找到我们想要的属性
如果继承关系为菱形结构,即子类的父类最后继承了同一个类,那么属性的查找方式有两种:
- 经典类下:深度优先
- 广度优先:广度优先
- 经典类:一条路走到黑,深度优先
- 新式类:不找多各类最后继承的同一个类,直接去找下一个父类,广度优先
class G(object):
# def test(self):
# print('from G')
pass
print(G.__bases__)
class E(G):
# def test(self):
# print('from E')
pass
class B(E):
# def test(self):
# print('from B')
pass
class F(G):
# def test(self):
# print('from F')
pass
class C(F):
# def test(self):
# print('from C')
pass
class D(G):
# def test(self):
# print('from D')
pass
class A(B, C, D):
def test(self):
print('from A')
obj = A()
(<class 'object'>,)
obj.test() # A->B->E-C-F-D->G-object
from A
三、C3算法与mro()方法介绍
python到底是如何实现继承的,对于你定义的每一个类,python会计算出一个方法解析顺序(MRO)列表,这个MRO列表就是一个简单的所有基类的线性顺序列表,如:
print(A.mro()) # A.__mro__
[<class '__main__.A'>, <class '__main__.B'>, <class '__main__.E'>, <class '__main__.C'>, <class '__main__.F'>, <class '__main__.D'>, <class '__main__.G'>, <class 'object'>]
for i in A.mro():
print(i)
<class '__main__.A'>
<class '__main__.B'>
<class '__main__.E'>
<class '__main__.C'>
<class '__main__.F'>
<class '__main__.D'>
<class '__main__.G'>
<class 'object'>
为了实现继承,python会在MRO列表上从左到右开始查找基类,直到找到第一个匹配这个属性的类为止。
而这个MRO列表的构造是通过一个C3线性化算法来实现的。我们不去深究这个算法的数学原理,它实际上就是合并所有父类的MRO列表并遵循如下三条准则:
- 子类会先于父类被检查
- 多个父类会根据它们在列表中的顺序被检查
- 如果对下一个类存在两个合法的选择,选择第一个父类
1.3 对象的属性的查找顺序
先对象本身-->类-->父类-->父类的父类-->object-->自己定制的元类-->type
1.4 给对象定制独有属性
class People:
pass
p1 = Peolple()
p1.name = 'nick'
p2 = People()
p2.name = 'tank'
1.5 对象的绑定方法
class People:
def eat(self):
print(self, 'eat....')
p1 = Peolple()
p1.eat()
p1.name = 'nick'
p2 = People()
p2.eat()
p2.name = 'tank'
一、绑定方法
1.1 对象的绑定方法
在类中没有被任何装饰器修饰的方法就是 绑定到对象的方法,这类方法专门为对象定制。
class Person:
country = "China"
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
def speak(self):
print(self.name + ', ' + str(self.age))
p = Person('Kitty', 18)
print(p.__dict__)
{'name': 'Kitty', 'age': 18}
print(Person.__dict__['speak'])
<function Person.speak at 0x10f0dd268>
speak即为绑定到对象的方法,这个方法不在对象的名称空间中,而是在类的名称空间中。
通过对象调用绑定到对象的方法,会有一个自动传值的过程,即自动将当前对象传递给方法的第一个参数(self,一般都叫self,也可以写成别的名称);若是使用类调用,则第一个参数需要手动传值。
p = Person('Kitty', 18)
p.speak() # 通过对象调用
Kitty, 18
Person.speak(p) # 通过类调用
Kitty, 18
1.2 类的绑定方法
类中使用 @classmethod 修饰的方法就是绑定到类的方法。这类方法专门为类定制。通过类名调用绑定到类的方法时,会将类本身当做参数传给类方法的第一个参数。
class Operate_database():
host = '192.168.0.5'
port = '3306'
user = 'abc'
password = '123456'
@classmethod
def connect(cls): # 约定俗成第一个参数名为cls,也可以定义为其他参数名
print(cls)
print(cls.host + ':' + cls.port + ' ' + cls.user + '/' + cls.password)
Operate_database.connect()
<class '__main__.Operate_database'>
192.168.0.5:3306 abc/123456
通过对象也可以调用,只是默认传递的第一个参数还是这个对象对应的类。
Operate_database().connect() # 输出结果一致
<class '__main__.Operate_database'>
192.168.0.5:3306 abc/123456
二、非绑定方法
在类内部使用 @staticmethod 修饰的方法即为非绑定方法,这类方法和普通定义的函数没有区别,不与类或对象绑定,谁都可以调用,且没有自动传值的效果。
import hashlib
class Operate_database():
def __init__(self, host, port, user, password):
self.host = host
self.port = port
self.user = user
self.password = password
@staticmethod
def get_passwrod(salt, password):
m = hashlib.md5(salt.encode('utf-8')) # 加盐处理
m.update(password.encode('utf-8'))
return m.hexdigest()
hash_password = Operate_database.get_passwrod('lala', '123456') # 通过类来调用
print(hash_password)
f7a1cc409ed6f51058c2b4a94a7e1956
p = Operate_database('192.168.0.5', '3306', 'abc', '123456')
hash_password = p.get_passwrod(p.user, p.password) # 也可以通过对象调用
print(hash_password)
0659c7992e268962384eb17fafe88364
简而言之,非绑定方法就是将普通方法放到了类的内部。
三、练习
假设我们现在有一个需求,需要让Mysql实例化出的对象可以从文件settings.py中读取数据。
# settings.py
IP = '1.1.1.10'
PORT = 3306
NET = 27
# test.py
import uuid
class Mysql:
def __init__(self, ip, port, net):
self.uid = self.create_uid()
self.ip = ip
self.port = port
self.net = net
def tell_info(self):
"""查看ip地址和端口号"""
print('%s:%s' % (self.ip, self.port))
@classmethod
def from_conf(cls):
return cls(IP, NET, PORT)
@staticmethod
def func(x, y):
print('不与任何人绑定')
@staticmethod
def create_uid():
"""随机生成一个字符串"""
return uuid.uuid1()
# 默认的实例化方式:类名()
obj = Mysql('10.10.0.9', 3307, 27)
obj.tell_info()
10.10.0.9:3307
3.1 绑定方法小结
如果函数体代码需要用外部传入的类,则应该将该函数定义成绑定给类的方法
如果函数体代码需要用外部传入的对象,则应该将该函数定义成绑定给对象的方法
# 一种新的实例化方式:从配置文件中读取配置完成实例化
obj1 = Mysql.from_conf()
obj1.tell_info()
1.1.1.10:27
print(obj.tell_info)
<bound method Mysql.tell_info of <__main__.Mysql object at 0x10f469240>>
print(obj.from_conf)
<bound method Mysql.from_conf of <class '__main__.Mysql'>>
3.2 非绑定方法小结
如果函数体代码既不需要外部传入的类也不需要外部传入的对象,则应该将该函数定义成非绑定方法/普通函数
obj.func(1, 2)
不与任何人绑定
Mysql.func(3, 4)
不与任何人绑定
print(obj.func)
<function Mysql.func at 0x10f10e620>
print(Mysql.func)
<function Mysql.func at 0x10f10e620>
print(obj.uid)
a78489ec-92a3-11e9-b4d7-acde48001122
1.6 类与数据类型
lis = [1,2,3] # lis = list([1,2,3])
class foo:
def __init__(self,name):
self.name = name
f = foo('name')
lis.append(4) # 对象调对象绑定的方法,会自动传参
list.append(lis,4) # 类调用对象绑定的方法,必须得传参
一、多态
多态指的是一类事物有多种形态,(一个抽象类有多个子类,因而多态的概念依赖于继承)
- 序列数据类型有多种形态:字符串,列表,元组
- 动物有多种形态:人,狗,猪
1.1 动物的多种形态
# 动物有多种形态:人类、猪、狗
class Animal:
def run(self): # 子类约定俗称的必须实现这个方法
raise AttributeError('子类必须实现这个方法')
class People(Animal):
def run(self):
print('人正在走')
class Pig(Animal):
def run(self):
print('pig is walking')
class Dog(Animal):
def run(self):
print('dog is running')
peo1 = People()
pig1 = Pig()
d1 = Dog()
peo1.run()
pig1.run()
d1.run()
人正在走
pig is walking
dog is running
import abc
class Animal(metaclass=abc.ABCMeta): # 同一类事物:动物
@abc.abstractmethod # 上述代码子类是约定俗称的实现这个方法,加上@abc.abstractmethod装饰器后严格控制子类必须实现这个方法
def talk(self):
raise AttributeError('子类必须实现这个方法')
class People(Animal): # 动物的形态之一:人
def talk(self):
print('say hello')
class Dog(Animal): # 动物的形态之二:狗
def talk(self):
print('say wangwang')
class Pig(Animal): # 动物的形态之三:猪
def talk(self):
print('say aoao')
peo2 = People()
pig2 = Pig()
d2 = Dog()
peo2.talk()
pig2.talk()
d2.talk()
say hello
say aoao
say wangwang
1.2 文件的多种形态
# 文件有多种形态:文件、文本文件、可执行文件
import abc
class File(metaclass=abc.ABCMeta): # 同一类事物:文件
@abc.abstractmethod
def click(self):
pass
class Text(File): # 文件的形态之一:文本文件
def click(self):
print('open file')
class ExeFile(File): # 文件的形态之二:可执行文件
def click(self):
print('execute file')
text = Text()
exe_file = ExeFile()
text.click()
exe_file.click()
open file
execute file
二、多态性
注意:多态与多态性是两种概念
多态性是指具有不同功能的函数可以使用相同的函数名,这样就可以用一个函数名调用不同内容的函数。在面向对象方法中一般是这样表述多态性:向不同的对象发送同一条消息,不同的对象在接收时会产生不同的行为(即方法)。也就是说,每个对象可以用自己的方式去响应共同的消息。所谓消息,就是调用函数,不同的行为就是指不同的实现,即执行不同的函数。
2.1 动物形态多态性的使用
# 多态性:一种调用方式,不同的执行效果(多态性)
def func(obj):
obj.run()
func(peo1)
func(pig1)
func(d1)
人正在走
pig is walking
dog is running
# 多态性依赖于:继承
# 多态性:定义统一的接口
def func(obj): # obj这个参数没有类型限制,可以传入不同类型的值
obj.talk() # 调用的逻辑都一样,执行的结果却不一样
func(peo2)
func(pig2)
func(d2)
say hello
say aoao
say wangwang
2.2 文件形态多态性的使用
def func(obj):
obj.click()
func(text)
func(exe_file)
open file
execute file
2.3 序列数据类型多态性的使用
def func(obj):
print(len(obj))
func('hello')
func([1, 2, 3])
func((1, 2, 3))
5
3
3
综上可以说,多态性是一个接口(函数func)的多种实现(如obj.run(),obj.talk(),obj.click(),len(obj))
三、多态性的好处
其实大家从上面多态性的例子可以看出,我们并没有增加新的知识,也就是说Python本身就是支持多态性的,这么做的好处是什么呢?
- 增加了程序的灵活性:以不变应万变,不论对象千变万化,使用者都是同一种形式去调用,如func(animal)
- 增加了程序额可扩展性:通过继承Animal类创建了一个新的类,使用者无需更改自己的代码,还是用func(animal)去调用
class Cat(Animal): # 属于动物的另外一种形态:猫
def talk(self):
print('say miao')
def func(animal): # 对于使用者来说,自己的代码根本无需改动
animal.talk()
cat1 = Cat() # 实例出一只猫
func(cat1) # 甚至连调用方式也无需改变,就能调用猫的talk功能
say miao
- 上述代码我们新增了一个形态Cat,由Cat类产生的实例cat1,使用者可以在完全不需要修改自己代码的情况下。使用和人、狗、猪一样的方式调用cat1的talk方法,即func(cat1)