python系列之详解面向对象的属性

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#python #java #数据库

不为失败找理由，只为成功找方法。所有的不甘，因为还心存梦想，所以在你放弃之前，好好拼一把，只怕心老，不怕路长。

python系列之面向对象的属性

python系列前期章节

  1. python系列之注释与变量
  2. python系列之输入输出语句与数据类型
  3. python系列之运算符
  4. python系列之控制流程语句
  5. python系列之字符串
  6. python系列之列表
  7. python系列之元组
  8. python系列之字典
  9. python系列之集合
  10. python系列之函数基础
  11. python系列之函数进阶
  12. python系统之综合案例1：用python打造智能诗词生成助手
  13. python系列之综合案例2：用python开发《魔法学院入学考试》文字冒险游戏
  14. python系列之类与对象：面向对象编程（用造人计划秒懂面向对象）

1、前言：为什么属性很重要？

想象一下，你正在建造一个机器人。这个机器人有各种部件：手臂、腿、传感器等。在Python面向对象编程中，属性就像是这些部件 - 它们定义了对象的特征和状态。掌握属性，你就掌握了让对象"活起来"的关键！

本文将带你从零开始，全面了解Python中的属性，让你在面向对象编程的路上少走弯路，多些乐趣！

2、本章指南

  1. 类与实例属性：有什么区别？
  2. 属性访问控制：公有、保护和私有
  3. 属性装饰器：@property的魔力
  4. 动态属性：让对象更灵活
  5. 描述符：高级属性控制
  6. 属性最佳实践与常见陷阱

3、类属性与实例属性：有什么区别？

3.1 类属性 - 大家共享的"家族特征"

类属性是所有实例共享的属性，就像家族姓氏一样，所有家庭成员都共享。

class Robot:
    # 类属性
    family_name = "AI-Robot"
    robot_count = 0  # 跟踪创建了多少个机器人
    
    def __init__(self, name):
        self.name = name  # 实例属性
        Robot.robot_count += 1  # 每次创建实例时增加计数

# 创建两个机器人
r2d2 = Robot("R2-D2")
c3po = Robot("C-3PO")

print(r2d2.family_name)  # 输出: AI-Robot
print(c3po.family_name)  # 输出: AI-Robot
print(f"已创建机器人数量: {Robot.robot_count}")  # 输出: 已创建机器人数量: 2

3.2 实例属性 - 每个对象独有的"个人特征"

实例属性是每个对象特有的，就像每个人的名字不同。

class Robot:
    def __init__(self, name, serial_number):
        self.name = name  # 实例属性
        self.serial_number = serial_number  # 实例属性

r2d2 = Robot("R2-D2", "12345")
c3po = Robot("C-3PO", "67890")

print(r2d2.name)  # 输出: R2-D2
print(c3po.name)  # 输出: C-3PO

3.3 类属性 vs 实例属性：一个常见的坑

class Robot:
    parts = []  # 类属性 - 所有实例共享!
    
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        # 注意：下面这样做会导致问题！
        self.parts.append("处理器")

r1 = Robot("Robo-1")
r2 = Robot("Robo-2")

print(r1.parts)  # 输出: ['处理器', '处理器'] 
# 啊哦！两个机器人的parts列表是同一个！

# 正确的方式：
class CorrectRobot:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.parts = []  # 实例属性 - 每个对象独立
        self.parts.append("处理器")

r1 = CorrectRobot("Robo-1")
r2 = CorrectRobot("Robo-2")

print(r1.parts)  # 输出: ['处理器']
print(r2.parts)  # 输出: ['处理器']
# 完美！每个机器人有自己的部件列表

4、属性访问控制：公有、保护和私有

Python中没有真正的私有属性，但它提供了一些约定来指示属性的访问级别。

4.1 公有属性 - 大家随便看

class Robot:
    def __init__(self, name):
        self.name = name  # 公有属性

robot = Robot("Optimus")
print(robot.name)  # 可以直接访问
robot.name = "Bumblebee"  # 可以直接修改

4.2 保护属性 - 礼貌地说"请勿随意触摸"

class Robot:
    def __init__(self, name, battery_level):
        self.name = name
        self._battery_level = battery_level  # 保护属性（单下划线）

robot = Robot("Wall-E", 80)
print(robot._battery_level)  # 技术上可以访问，但不应该这样做

4.3 私有属性 - 强一点的"禁止入内"

class Robot:
    def __init__(self, name, secret_code):
        self.name = name
        self.__secret_code = secret_code  # 私有属性（双下划线）

robot = Robot("R2-D2", "12345")
# print(robot.__secret_code)  # 错误！AttributeError
print(robot._Robot__secret_code)  # 输出: 12345 
# 但还是可以通过名称修饰访问，所以Python的"私有"更多是约定

5、属性装饰器：@property的魔力

@property装饰器让你可以把方法当作属性访问，这非常有用！

5.1 基本用法

class Robot:
    def __init__(self, name, battery_level):
        self.name = name
        self._battery_level = battery_level
    
    @property
    def battery_status(self):
        """将电池电量转换为描述性状态"""
        if self._battery_level > 70:
            return "电量充足"
        elif self._battery_level > 30:
            return "电量中等"
        else:
            return "电量不足，请充电"

robot = Robot("Terminator", 50)
print(robot.battery_status)  # 输出: 电量中等
# 注意：我们像访问属性一样使用了方法，没有括号！

5.2 设置器和删除器

class Robot:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self._age = 0  # 私有属性
    
    @property
    def age(self):
        """机器人的年龄（只读）"""
        return self._age
    
    @age.setter
    def age(self, value):
        """设置年龄，但有验证"""
        if value < 0:
            raise ValueError("年龄不能为负数！")
        self._age = value
    
    @age.deleter
    def age(self):
        """删除年龄前的清理操作"""
        print("备份年龄数据...")
        self._age = 0

robot = Robot("Data")
print(robot.age)  # 输出: 0

robot.age = 5  # 使用setter
print(robot.age)  # 输出: 5

# robot.age = -1  # 抛出ValueError

del robot.age  # 使用deleter，输出: 备份年龄数据...
print(robot.age)  # 输出: 0

6、动态属性：让对象更灵活

有时我们不知道对象会有哪些属性，或者想动态添加属性。

6.1 动态添加属性

class Robot:
    pass

robot = Robot()
robot.name = "Marvin"  # 动态添加属性
robot.mood = "抑郁"  # 再添加一个

print(f"{robot.name} 感觉很 {robot.mood}")

6.2 dict：查看对象的所有属性

class Robot:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.age = 1

robot = Robot("Bender")
robot.mood = "开心"  # 动态添加

print(robot.__dict__)  # 输出: {'name': 'Bender', 'age': 1, 'mood': '开心'}

6.3 slots：优化内存使用

对于属性固定的类，可以使用__slots__来节省内存。

class EfficientRobot:
    __slots__ = ['name', 'age', 'serial_number']  # 只允许这些属性
    
    def __init__(self, name, age, serial_number):
        self.name = name
        self.age = age
        self.serial_number = serial_number

robot = EfficientRobot("Optimus", 5, "12345")
# robot.mood = "勇敢"  # 错误！AttributeError

7、描述符：高级属性控制

描述符是更高级的属性控制机制，允许更精细地控制属性的获取、设置和删除。

7.1 简单的描述符示例

class PositiveNumber:
    """描述符：确保值是正数"""
    def __set_name__(self, owner, name):
        self.name = name
    
    def __get__(self, instance, owner):
        return instance.__dict__.get(self.name, 0)
    
    def __set__(self, instance, value):
        if value <= 0:
            raise ValueError("必须是正数！")
        instance.__dict__[self.name] = value

class Robot:
    age = PositiveNumber()  # 使用描述符
    battery_level = PositiveNumber()  # 另一个描述符
    
    def __init__(self, name, age, battery_level):
        self.name = name
        self.age = age
        self.battery_level = battery_level

robot = Robot("Number5", 1, 100)
print(robot.age)  # 输出: 1

# robot.age = -1  # 抛出ValueError

8、属性最佳实践与常见陷阱

最佳实践

  1. 使用属性而不是直接暴露内部数据

    # 不好
class Robot:
    def __init__(self, battery):
        self.battery = battery

# 好
class Robot:
    def __init__(self, battery):
        self._battery = battery
    
    @property
    def battery(self):
        return self._battery
    
    @battery.setter
    def battery(self, value):
        if 0 <= value <= 100:
            self._battery = value
        else:
            raise ValueError("电量必须在0-100之间")

  2. 使用保护属性表示内部实现

    class Robot:
    def __init__(self):
        self._internal_data = []  # 保护属性，表示是内部实现

  3. 谨慎使用动态属性

    # 通常更好的是明确定义所有属性
class Robot:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
        # 而不是后面动态添加属性

常见陷阱

  1. 可变类属性的陷阱

    class Robot:
    friends = []  # 所有实例共享同一个列表!
    
    def add_friend(self, friend):
        self.friends.append(friend)

r1 = Robot()
r2 = Robot()

r1.add_friend("Human")
print(r2.friends)  # 输出: ['Human'] - 啊哦！

  2. 过度使用@property

    # 不需要用@property包装每个简单属性
class OverEngineeredRobot:
    def __init__(self, name):
        self._name = name
    
    @property
    def name(self):
        return self._name
    
    @name.setter
    def name(self, value):
        self._name = value

# 简单点更好
class SimpleRobot:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

9、总结：属性使用速查表

场景推荐方法
简单的数据属性直接使用实例属性 self.attr = value
需要验证或计算的属性使用 @property 和 setter
内部实现细节使用保护属性 self._internal
真正不应该被外部访问的属性使用私有属性 self.__private（但记住Python中没有真正的私有，比如_类名__属性名）
所有实例共享的数据使用类属性
需要高度控制属性访问使用描述符
属性固定的类，需要节省内存使用 __slots__
Python面向对象详解（非常详细）
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04-21 3万+
面向对象编程（Object-Oriented Programming，OOP）是一种常用的编程思想，它强调万物皆对象，因此在编程时我们可以将现实世界中的事物抽象成程序中的对象，从而更好实现软件的设计与开发。与传统的基于函数的编程不同，面向对象编程注重于将数据与行为封装在一起，即对象既包含数据状态，还包含可调用的行为方法。面向对象编程的特点在于，它具有封装、继承和多态三大特性。封装意味着将对象的状态和行为进行封装，使其对外只暴露必要的接口，从而提高了安全性和可维护性；
Python系列之面向对象编程（一文详解）
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03-09 3003
Python系列之面向对象编程，一文详解，极其详细！
Python 面向对象编程详解
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08-04 7998
面向对象,OOP英文全称(Object-Oriented Programming)是一种高效的编程思路,面向对象技术已经成为当今软件设计和开发领域的主流技术,面向对象编程是一种编程方式,使用 "类" 和 "对象" 来实现,所以面向对象编程其实就是对 "类" 和 "对象" 的使用,类就是一个模板,模板里可以包含多个方法(函数),方法里实现各种各样的功能,对象则是根据模板创建的实例,通过实例对象可以执行类中的方法,每个对象都拥有相同的方法,但各自的数据可能不同.
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06-11 6219
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