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Day6 - Python基础6 面向对象编程

面向过程介绍

　　1.核心是过程，过程指的是解决问题的步骤，先干什么再干什么，好比精心设计一条流水线是一种机械式的思维方式

　　2.优点：复杂的问题的流程化、简单化

　　3.缺点：一套程序就是用来解决一个问题，适合简单的场景

　　4.应用场景：一旦完成基本很少变更的场景，如Linux内核

面向对象介绍

　　1.核心是对象，对象是特征和技能的结合体，面向对象编程就好比创造一个世界，你自己就是这个世界的上帝，存在皆为对象，不存在也可创造出来，面向对象更注重对现实世界的模拟，是一种“上帝式”的思维方式

　　2.优点：解决了程序的可扩展性，对某一个对象的单独修改，会立刻反映到全体系

　　3.缺点：1.编程的复杂度高于面向过程；2.不能象面向过程能精准预测处理流程和结果

　　4.应用场景：需求经常变化的软件

类与对象

　　类是类别和种类，是面向对象最重要的概念，对象是特征和技能的结合体，类是一系列有相似特征和技能对象的结合体

　　现实世界：先有对象再有类　　在程序中：先定义类，再产生对象

　　在程序中特征用变量表识，技能用函数表示；类中最常见的是变量和函数的定义

　　世界万物，皆可分类；只要是对象，就肯定属于某种品类;只要是对象，就肯定有属性

　　类的2种属性：1.数据属性是所有对象共享的；2.函数属性是绑定给对象用的

　　

构造函数

 　　__init__方法

　　　　1.该方法内可以有任意python代码；2.一定不能有返回值

析构函数：在实例释放、销毁的时候执行的，通常用于做一些收尾工作，如关闭一些数据库链接和临时文件

 

私有方法，私有属性：只有实例内部能访问，通过设置私有方法可以访问

 

封装

 

继承

 

继承是创建新类的一种方式，新建的类可以继承一个或多个类，父类称为基类或超类，新建类称为派生类或子类。子类继承父类的属性，从而解决代码重用的问题。

Python3.x版本默认都是新式类

 继承与抽象：父子类的关系是怎么产生的呢，先抽象再继承，抽取比较像或类似的地方，抽象的主要作用是划分类别，隔离关注点，降低复杂度。继承是抽象的结果，先抽象再继承，才能通过继承的方式表达抽象的结构。

>>> 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')
...
>>> b=Bar()
>>> b.f2()  #Bar中没有f2方法，就云父类Foo中查找，执行时因Bar中定义了f1，所以优先执行Bar中的f1
Foo.f2  
Bar.f1

组合与重用性

指的是，在一个类中以另外一个类的对象为数据属性，称为类的组合。

>>> class Equip: #武器装备类
...     def fire(self):
...         print('release Fire skill')
... 
>>> class Riven: #英雄Riven的类,一个英雄需要有装备,因而需要组合Equip类
...     camp='Noxus'
...     def __init__(self,nickname):
...         self.nickname=nickname
...         self.equip=Equip() #用Equip类产生一个装备,赋值给实例的equip属性
... 
>>> r1=Riven('锐雯雯')
>>> r1.equip.fire() #可以使用组合的类产生的对象所持有的方法
release Fire skill

继承和组合是有效利用现有类的重要方式，只是概念和应用场景不同

1.继承：通过继承建立了类和派生类的关系，它是一种“是”的关系，如人是动物，当类中有很多相同的功能 ，可以把这种相似的共同功能提取为基类，这种情况下用继承比较好

2.组合：用组合建立了类和组合的关系，它是一种“有”的关系，当类之间有很大不同，且较小类是较大类所需要的组件时，用组合比较好

class People:
    def __init__(self,name,age,sex):
        self.name=name
        self.age=age
        self.sex=sex

class Course:
    def __init__(self,name,period,price):
        self.name=name
        self.period=period
        self.price=price
    def tell_info(self):
        print('<%s %s %s>' %(self.name,self.period,self.price))

class Teacher(People):
    def __init__(self,name,age,sex,job_title):
        People.__init__(self,name,age,sex)
        self.job_title=job_title
        self.course=[]
        self.students=[]


class Student(People):
    def __init__(self,name,age,sex):
        People.__init__(self,name,age,sex)
        self.course=[]


egon=Teacher('egon',18,'male','沙河霸道金牌讲师')
s1=Student('牛榴弹',18,'female')

python=Course('python','3mons',3000.0)
linux=Course('python','3mons',3000.0)

#为老师egon和学生s1添加课程
egon.course.append(python)
egon.course.append(linux)
s1.course.append(python)

#为老师egon添加学生s1
egon.students.append(s1)


#使用
for obj in egon.course:
    obj.tell_info()

接口和归一化

接口提取了一群类共同的函数，可以当做是一个函数的集合，然后让子类云实现接口的函数，这叫归一化，什么是归一化，就是基于同一接口实现的类 ，所有这些类产生的对象都有共同的使用方法

好处：1.使用者无需关系对象的类是什么，只需要知道这此对象具备某些功能就可以了，降低使用难度

　　　2.使用者可以不加区分处理所有接口兼容的对象集合

实现方法：python没有interface的关键字

                 1.可以借助第三方模块；

                 2.使用继承

2.1.继承基类的方法，并且做出自己的改变或者扩展（代码重用）：实践中，继承的这种用途意义并不很大，甚至常常是有害的。因为它使得子类与基类出现强耦合。

2.2.声明某个子类兼容于某基类，定义一个接口类（模仿java的Interface），接口类中定义了一些接口名（就是函数名）且并未实现接口的功能，子类继承接口类，并且实现接口中的功能

抽象类

抽象类是一个介于类和接口之间的概念，同时具备类和接口的部分特性，可以用做归一化设计

1.抽象类也要基于模块实现，只是被继承，不能实例化，如水果这个类，你不能实例化

2.为什么要有抽象类

  如果说类是从一堆对象中抽取相同的内容而来，那么抽象类就从一堆类中抽取的相同内容而来，这一点和接口有点相似，但又有不同

子类调用父类的方法

二种方法都可以，最好不要混用

方法一：指名道姓，父类名.父类方法()

class Vehicle: #定义交通工具类
     Country='China'
     def __init__(self,name,speed,load,power):
         self.name=name
         self.speed=speed
         self.load=load
         self.power=power

     def run(self):
         print('开动啦...')

class Subway(Vehicle): #地铁
    def __init__(self,name,speed,load,power,line):
        Vehicle.__init__(self,name,speed,load,power)
        self.line=line

    def run(self):
        print('地铁%s号线欢迎您' %self.line)
        Vehicle.run(self)

line13=Subway('中国地铁','180m/s','1000人/箱','电',13)
line13.run()

方法二：super

class Vehicle: #定义交通工具类
     Country='China'
     def __init__(self,name,speed,load,power):
         self.name=name
         self.speed=speed
         self.load=load
         self.power=power

     def run(self):
         print('开动啦...')

class Subway(Vehicle): #地铁
    def __init__(self,name,speed,load,power,line):
        #super(Subway,self) 就相当于实例本身 在python3中super()等同于super(Subway,self)
        super().__init__(name,speed,load,power)
        self.line=line

    def run(self):
        print('地铁%s号线欢迎您' %self.line)
        super(Subway,self).run()

class Mobike(Vehicle):#摩拜单车
    pass

line13=Subway('中国地铁','180m/s','1000人/箱','电',13)
line13.run()

#A没有继承B,但是A内super会基于C.mro()继续往后找
class A:
    def test(self):
        super().test()
class B:
    def test(self):
        print('from B')
class C(A,B):
    pass

c=C()
c.test() #打印结果:from B


print(C.mro())
#[<class '__main__.C'>, <class '__main__.A'>, <class '__main__.B'>, <class 'object'>]

 多态

 　　1.一种事物有多种形态，如动物形态有：人、猪、狗

　　 2.多态性：指不考虑实例的类型的情况下使用实例

　　　面向对象中是这样表述多态性的：向不同的对象发送同样的消息（obj.func(),调用obj的func方法，又称为向obj发送一条消息func），不同对象在接收时产生不同的行为，每个对象可以用自己的方式去响应共同的消息。消息就是指调用函数，不同的行为就是不同的实现，即执行不同的函数 。

如下课铃响了，老师是下班，同学是下课。

　　多态性分为静态多态性和动态多态性

　　静态多态性：如任何类型都可运算符+运算

　　动态多态性;

class Animal:
    def __init__(self,name):
        self.name = name
    def talk(self):
        pass

    @staticmethod
    def func(obj):
        obj.talk()

class Person(Animal):
    def talk(self):
        print('%s:Hello...'%self.name)

class Cat(Animal):
    def talk(self):
        print('%s:Miao....'%self.name)

class Dog(Animal):
    def talk(self):
        print('%s:Wa....'%self.name)

person1 = Person("人")
cat1 = Cat("猫")
dog1 = Dog("狗")

# person1.talk()
# cat1.talk()
# dog1.talk()

Animal.func(person1)
Animal.func(cat1)
Animal.func(dog1)

　　3.多态性的好处

　　　a.增加程序的灵活性，不变应万变，不论对象千变万化，用户可以用同样的方法调用

　　　b.增加程序的可扩展性

　　　python默认支持多态

#Python的序列类型有多种形态：字符串，列表，元组，多态性体现如下
#str,list,tuple都是序列类型
s=str('hello')
l=list([1,2,3])
t=tuple((4,5,6))

#我们可以在不考虑三者类型的前提下使用s,l,t
s.__len__()
l.__len__()
t.__len__()

len(s)
len(l)
len(t)  #可以使用同样的方法调用 

 封装

　1.封装=隐藏，这种理解是片面的

　2.如何隐藏

　 在类中使用双下划线开头的方式将属性隐藏（设置私有的），

    注意事项： 

    　　1.这种不是严格意义上的限制外部访问，只是语法上的变形，仅限制外部直接访问

　　　 2.变形只在类的定义发生一次，后面的赋值不会变形

              

　　　3.在继承中，父类如不想让子类覆盖自己的方法，可以将方法定义为私有的

#其实只是一种变形操作，只在类定义时发生
#"__x"在类定义时都自动变成"_类名__x"
class A:
    __N=0                    #变形为_A__N
    def __init__(self):
        self.__X=10        #变形为self._A__X
    def __foo(self):       #变形为_A__foo
        print('from A')
    def bar(self):
        self.__foo()          #只有类内部可以用__foo方式访问

# print(A.__dict__)
a = A()
print(a._A__N)    #在外面用变形后的方式可以访问到
a._A__foo()
a.bar()

 封装不是单纯意义上的隐藏

　封装的真谛是严格区分内外部访问，内部可以直接访问，外部不能直接访问。然而定义属性的目的终归是要用，外部要想用类的隐藏属性，需要我们开辟接口，让外部能间接的访问到隐藏的属性

　1.封装数据：将数据隐藏不是目的，隐藏属性然后提供外部访问接口，我们可以在接口上附加上对该数据操作的限制，以此完成对数据属性操作的严格控制

class Teacher:
    def __init__(self,name,age):
        # self.__name=name
        # self.__age=age
        self.set_info(name,age)
    def tell_info(self):
        print('name:%s,age:%s'%(self.__name,self.__age))
    def set_info(self,name,age):
        if not isinstance(name,str):
            raise  TypeError('name必须是string')
        if not isinstance(age,int):
            raise TypeError('age必须是整型')
        self.__name=name
        self.__age=age

t=Teacher(1,18)
t.tell_info()
t.set_info('jack',18)
t.tell_info()

   2.封装的目的：是为了隔离复杂度

封装方法举例：

1. 电视机本身是一个黑盒子，隐藏了所有细节，但是一定会对外提供了一堆按钮，这些按钮也正是接口的概念，所以说，封装并不是单纯意义的隐藏！！！

2. 快门就是傻瓜相机为傻瓜们提供的方法，该方法将内部复杂的照相功能都隐藏起来了

提示：在编程语言里，对外提供的接口（接口可理解为了一个入口），可以是函数，称为接口函数，这与接口的概念还不一样，接口代表一组接口函数的集合体。

特性@property

　　使用property的原因：绑定属性时，如果我们直接把参数暴露出去，写起来简单，但没法检查参数的合法性

　　1.property是一种属性，把一个方法变成属性，访问它时会先执行一段功能（函数）然后返回值

import math
class Circle:
    def __init__(self,radius): #圆的半径radius
        self.radius=radius

    @property
    def area(self):
        return math.pi * self.radius**2 #计算面积

    @property
    def perimeter(self):
        return 2*math.pi*self.radius #计算周长

c=Circle(10)
print(c.radius)
print(c.area) #可以向访问数据属性一样去访问area,会触发一个函数的执行,动态计算出一个值
print(c.perimeter) #同上
'''
输出结果:
314.1592653589793
62.83185307179586
'''

　　2.将一个类的函数定义成特性后，对象再去使用函数时，根本不会觉得是在执行一个函数计算出来的，这遵循了统一访问的原则

ps：面向对象的封装有三种方式:
【public】
这种其实就是不封装,是对外公开的
【protected】
这种封装方式对外不公开,但对朋友(friend)或者子类(形象的说法是“儿子”,但我不知道为什么大家 不说“女儿”,就像“parent”本来是“父母”的意思,但中文都是叫“父类”)公开
【private】
这种封装对谁都不公开

封装与扩展性

　　封装可以区分内外部，所以类实现者可以修改内部代码而不影响外部调用者的代码 ，外部用户只知道一个接口，只要接口不变，使用者的代码永远不需改变，这提供一个良好的合作基础。

静态方法和类方法

　　有效的进行了代码隔离，有利于组织代码，有利于命名空间的整洁。

　　静态方法@staicmethod:不用访问类变量和实例变量，也不能接收self参数传值。但对象和类可以访问它

　　用处：可以用来组织类之间有逻辑关系的函数。在很多情况下，有些函数和类相关，但又不需要任何类和实例变量就可以实现一此功能 。如环境变量的设置，修改另一个类的属性，假如我们只是想实现类之间的交互而不是通过实例，我们可以在类之外创建一个函数实现这些功能，但这会使代码扩散到类外，不利于代码的维护。

　　类方法@classmethod：只能访问类变量，不能访问实例变量

　　用处：尤其适合在创建类实例之前做些预设置，实例创建前不能使用实例方法，只能使用classmethod.另一个好处是，以后重构类时不需要修改构造函数，只需要添加要处理的函数，然后加classmethod即可，相当于我们拥有了多样化的构造函数。 

class Dog(object):
    name = '我是類變量'
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    @classmethod
    def eat(self):
        print("%s is eating" % self.name)

d1 =Dog('jack')
d1.eat()    
Dog.eat()

#结果
我是類變量 is eating
我是類變量 is eating