【python】python面向对象(进阶)

本篇将详细介绍python类的成员、成员修饰符、类的特殊成员。

1、类的成员

类的成员可以分为三大类：字段、方法和属性

　　　　　　字段：普通字段、静态字段

　　类成员　方法：普通方法、类方法、静态方法

　　　　　　属性：普通属性

当然普通字段和普通方法还可以分为私有方法和共有方法，私有变量，共有变量，方法和有用于重构的magic method

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。

 1.1 字段(变量)

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

  • 普通字段属于对象
  • 静态字段属于类
class Province:
    # 静态字段
    country = '中国'

    def __init__(self, name):
        # 普通字段
        self.name = name

# 直接访问普通字段
obj = Province('河北省')
print(obj.name)
# 直接访问静态字段
print(Province.country)
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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。其在内容的存储方式类似如下图：

 

由上图可是：

  • 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

2、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:

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

    def ord_func(self):
        """ 定义普通方法，至少有一个self参数 """

        # print self.name
        print('普通方法')

    @classmethod
    def class_func(cls):
        """ 定义类方法，至少有一个cls参数 """

        print('类方法')

    @staticmethod
    def static_func():
        """ 定义静态方法 ，无默认参数"""

        print('静态方法')

# 调用普通方法
f = Foo()
f.ord_func()

# 调用类方法
Foo.class_func()

# 调用静态方法
Foo.static_func()
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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。

原则上，类方法是将类本身作为对象进行操作的方法。假设有个方法，且这个方法在逻辑上采用类本身作为对象来调用更合理，那么这个方法就可以定义为类方法。另外，如果需要继承，也可以定义为类方法。

如下场景：

假设我有一个学生类和一个班级类，想要实现的功能为：
    执行班级人数增加的操作、获得班级的总人数；
    学生类继承自班级类，每实例化一个学生，班级人数都能增加；
    最后，我想定义一些学生，获得班级中的总人数。

思考：这个问题用类方法做比较合适，为什么？因为我实例化的是学生，但是如果我从学生这一个实例中获得班级总人数，在逻辑上显然是不合理的。同时，如果想要获得班级总人数，如果生成一个班级的实例也是没有必要的。

class Class_demo(object):
    __num = 0

    @classmethod
    def addNum(cls):
        cls.__num += 1

    @classmethod
    def getNum(cls):
        return cls.__num

    # 这里我用到魔术函数__new__，主要是为了在创建实例的时候调用人数累加的函数。
    def __new__(self):
        Class_demo.addNum()
        return super(Class_demo, self).__new__(self)


class Student(Class_demo):
    def __init__(self):
        self.name = ''

a = Student()
b = Student()
print(Class_demo.getNum())
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3、属性

如果你已经了解Python类中的方法，那么属性就非常简单了，因为Python中的属性其实是普通方法的变种。

对于属性，有以下三个知识点：

  • 属性的基本使用
  • 属性的两种定义方式

3.1 属性的基本使用

class Foo:
    
    def func(self):
        pass
    
    #定义属性
    @property
    def prop(self):
        pass
    
#调用
foo_obj = Foo()
foo_obj.func()
foo_obj.prop#属性调用方法
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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，有什么好处呢？

           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。

实例：对于主机列表页面，每次请求不可能把数据库中的所有内容都显示到页面上，而是通过分页的功能局部显示，所以在向数据库中请求数据时就要显示的指定获取从第m条到第n条的所有数据（即：limit m,n），这个分页的功能包括：

    • 根据用户请求的当前页和总数据条数计算出 m 和 n
    • 根据m 和 n 去数据库中请求数据 

 

class Pager:

    def __init__(self,current_page):
        #用户当前请求的页码(第一页，第二页..)
        self.current_page = current_page
        #每页默认显示10条数据
        self.per_items = 10

    @property
    def start(self):
        val = (self.current_page-1) * self.per_items
        return  val

    @property
    def end(self):
        val = self.current_page * self.per_items
        return val

#调用
p = Pager(1)
p.start #就是起始值，即:m
p.end #就是结束值，即：n
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从上述可见，Python的属性的功能是：属性内部进行一系列的逻辑计算，最终将计算结果返回。

 3.2 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

3.2.1 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（如上一步实例）

class Goods:
    
    @property
    def price(self):
        return '100'

obj = Goods()
result = obj.price
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新式类：具有三种@property装饰器（@property，@property.setter,@property.deleter）

正常demo:

class Geeks:
    def __init__(self):
        self._age = 0
    # using property decorator 
    # a getter function 
    @property
    def age(self):
        print("getter method called")
        return self._age
    # a setter function 
    @age.setter
    def age(self, a):
        if (a < 18):
            raise ValueError("Sorry you age is below eligibility criteria")
        print("setter method called")
        self._age = a

mark = Geeks()
mark.age = 19
print(mark.age)
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经典demo:

class Protective(object):
    def __init__(self, start_protected_value=0):
        self.protected_value = start_protected_value #！！！执行完此句，立马到属性赋值那一行
        print(type(self.protected_value))
    @property
    def protected_value(self):
        print('1 is executing...')
        return self._protected_value
    @protected_value.setter #属性赋值
    def protected_value(self, value):
        print('2 is executing')
        if value != int(value):
            raise TypeError("protected_value must be an integer")
        if 0 <= value <= 100:
            self._protected_value = int(value)
        else:
            raise ValueError("protected_value must be " +
                             "between 0 and 100 inclusive")
    @protected_value.deleter
    def protected_value(self):
        raise AttributeError("do not delete, protected_value can be set to 0")

p1 = Protective(88)
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3.2.2 装饰器方式：在类的普通方法上应用@property装饰器

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 'value'

    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)
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  • 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 'value'

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

    def del_bar(self):
        return 'value'

    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 = "alex"     # 自动调用第二个参数中定义的方法：set_bar方法，并将“alex”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.BAE.__doc__      # 自动获取第四个参数中设置的值：description...
View Code

 Django源码：

class WSGIRequest(http.HttpRequest):
    def __init__(self, environ):
        script_name = get_script_name(environ)
        path_info = get_path_info(environ)
        if not path_info:
            # Sometimes PATH_INFO exists, but is empty (e.g. accessing
            # the SCRIPT_NAME URL without a trailing slash). We really need to
            # operate as if they'd requested '/'. Not amazingly nice to force
            # the path like this, but should be harmless.
            path_info = '/'
        self.environ = environ
        self.path_info = path_info
        self.path = '%s/%s' % (script_name.rstrip('/'), path_info.lstrip('/'))
        self.META = environ
        self.META['PATH_INFO'] = path_info
        self.META['SCRIPT_NAME'] = script_name
        self.method = environ['REQUEST_METHOD'].upper()
        _, content_params = cgi.parse_header(environ.get('CONTENT_TYPE', ''))
        if 'charset' in content_params:
            try:
                codecs.lookup(content_params['charset'])
            except LookupError:
                pass
            else:
                self.encoding = content_params['charset']
        self._post_parse_error = False
        try:
            content_length = int(environ.get('CONTENT_LENGTH'))
        except (ValueError, TypeError):
            content_length = 0
        self._stream = LimitedStream(self.environ['wsgi.input'], content_length)
        self._read_started = False
        self.resolver_match = None

    def _get_scheme(self):
        return self.environ.get('wsgi.url_scheme')

    def _get_request(self):
        warnings.warn('`request.REQUEST` is deprecated, use `request.GET` or '
                      '`request.POST` instead.', RemovedInDjango19Warning, 2)
        if not hasattr(self, '_request'):
            self._request = datastructures.MergeDict(self.POST, self.GET)
        return self._request

    @cached_property
    def GET(self):
        # The WSGI spec says 'QUERY_STRING' may be absent.
        raw_query_string = get_bytes_from_wsgi(self.environ, 'QUERY_STRING', '')
        return http.QueryDict(raw_query_string, encoding=self._encoding)
    
    # ############### 看这里看这里  ###############
    def _get_post(self):
        if not hasattr(self, '_post'):
            self._load_post_and_files()
        return self._post

    # ############### 看这里看这里  ###############
    def _set_post(self, post):
        self._post = post

    @cached_property
    def COOKIES(self):
        raw_cookie = get_str_from_wsgi(self.environ, 'HTTP_COOKIE', '')
        return http.parse_cookie(raw_cookie)

    def _get_files(self):
        if not hasattr(self, '_files'):
            self._load_post_and_files()
        return self._files

    # ############### 看这里看这里  ###############
    POST = property(_get_post, _set_post)
    
    FILES = property(_get_files)
    REQUEST = property(_get_request)

Django源码
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 3.3 私有成员和公有成员(这里私有是指双前导下划线开头的)

成员形式：

  • 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

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
class Demo1:

    name = '公有静态字段'

    def func(self):
        print(Demo1.name)

class Demo2(Demo1):

    def show(self):
        print(Demo1.name)


Demo1.name   #类访问                                -->正确
obj = Demo1()
obj.func()     #可以通过方法在类内使用类访问        -->正确

obj_child = Demo2()
obj_child.show() #派生类不可以访问                  -->正确
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  • 私有静态字段：仅类内部可以访问；
class Demo1:

    __name = '私有静态字段'

    def func(self):
        print(Demo1.__name)

class Demo2(Demo1):

    def show(self):
        print(Demo1.__name)


Demo1.__name   #类访问                              -->错误
obj = Demo1()
obj.func()     #可以通过方法在类内使用类访问        -->正确

obj_child = Demo2()
obj_child.show() #派生类不可以访问                  -->错误
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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
class Demo1:

    def __init__(self):
        self.foo = '公有普通字段'

    def func(self):
        print(self.foo)

class Demo2(Demo1):

    def show(self):
        print(self.foo)

obj = Demo1()
obj.func()               # --> ok
obj.__foo                # --> ok

obj_child = Demo2()
obj_child.show()         # --> ok
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  • 私有普通字段：仅类内部可以访问；
class Demo1:

    def __init__(self):
        self.__foo = '公有普通字段'

    def func(self):
        print(self.__foo)

class Demo2(Demo1):

    def show(self):
        print(self.__foo)

obj = Demo1()
obj.func()               # --> ok
obj.__foo                # --> not ok

obj_child = Demo2()
obj_child.show()         # --> not ok
View Code

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._Demo1__foo），不建议强制访问私有成员。

4 、类的特殊成员(magic method)

4.1 __doc__

 表示类描述信息

class Demo:
    """
    描述类信息，这是用于描述
    """
    def func(self):
        pass
print(Demo.__doc__)
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4.2 __module__和__class__

__module__表示当前操作的对象在哪个模块

__class__表示当前操作的对象的类是什么

4.3 __init__和__del__

__init__：构造函数 当实例化一个类时，自动执行构造函数

__del__：析构函数 当对象在内存中释放时，自动触发执行析构函数(可以隐式执行)

4.4 __call__

对象后面加括号，触发执行

注：构造方法的执行是由创建对象触发的，即：对象 = 类名() ；而对于 __call__ 方法的执行是由对象后加括号触发的，即：对象() 或者 类()()

class Demo:

    def __init__(self):
        pass

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        print('__call__')
obj = Demo()
obj()
View Code

4.5 __dict__

 获取类成员，即：静态字段、方法等

class Demo:
    """
     this is a comment
    """
    country = 'China'

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

    def func(self,*args,**kwargs):
        print('func')

print(Demo.__dict__)

#输出
“”{'__module__': '__main__', '__doc__': '\n\t this is a comment\n\t', 'country': 'China', '__init__': <function Demo.__init__ at 0x0000000002B4DC80>, 'func': <function Demo.func at 0x0000000002B89048>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Demo' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Demo' objects>}
“”
View Code

4.6 __str__

 如果一个类中定义了__str__方法，那么在打印对象时，默认输出该方法的返回值。

class Demo:
    """
     this is a comment
    """
    country = 'China'

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

    def func(self,*args,**kwargs):
        print('func')

    def __str__(self):
        return 'this is a str'

d = Demo('zhenxian',11)
print(d)

#输出
this is a str
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4.7 __getitem__、__setitem__、__delitem__

用于索引操作，如字典。以上分别表示获取、设置、删除数据

pass ...

4.8 __getslice__ 、__setslice__、__delslice__

 该三个方法用于分片操作，如：列表

4.9 __iter__

用于迭代器，之所以列表、字典、元祖可以进行for loop,是因为类型内部实现了__iter()

4.10 __new__和__metaclass__

 pass ...

5 、python类动态装载

正常情况下，当我们定义了一个class，创建了一个class的实例后，我们可以给该实例绑定任何属性和方法，这就是动态语言的灵活性。先定义class：

class Student(object):
    pass

#然后尝试给实例绑定一个属性：
s = Student()
s.name = 'Micheal'
print(s.name)

#还可以尝试给实例绑定一个方法：
def set_age(self, age):
    self.age = age

from types import MethodType
s.set_age = MethodType(set_age, s)#给实例绑定一个方法
s.set_age(25)
s.age #输出结果：25
View Code

但是，给一个实例绑定的方法，对另一个实例是不起作用的：

s2 = Student()
s2.set_age(25) #此句会报错

#为了给所有实例绑定方法，可以给class绑定方法：
def set_score(self, score):
    self.score = score

Student.set_score = set_score

#绑定后所有实例均已绑定方法
View Code

通常情况下，上面set_score方法可以直接定义在class中，但动态绑定允许我们在程序运行的过程中动态给class加上功能，这在静态语言中很难实现、

5.1 使用__slots__

但是，如果我们想要限制实例的属性怎么办？比如，只允许对Student实例添加name和age属性。

为了达到限制的目的，Python允许在定义class的时候，定义一个特殊的__slots__变量，来限制该class实例能添加的属性：

class Student(object):
    __slots__ = ('name', 'age')

#然后尝试绑定
s = Student()
s.name = 'Micheal'
s.age = 25
s.score = 99#此时会报错
View Code

由于'score'没有被放到__slots__中，所以不能绑定score属性，试图绑定score将得到AttributeError的错误。

使用__slots__要注意，__slots__定义的属性仅对当前类实例起作用，对继承的子类是不起作用的

posted @ 2019-08-01 16:39  快乐happy园  阅读(157)  评论(0)    收藏  举报