Python 基础笔记 day-8 面向对象初步2

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本文深入探讨Python面向对象编程的基础与进阶概念，包括方法重载、动态性、封装、继承、多态等核心特性，以及特殊方法、运算符重载、对象拷贝和设计模式的实现。

面向对象初步2

方法没有重载

在其他语言中，可以定义多个重名的方法，只要保证方法签名唯一即可。方法签名包含 3个部分：方法名、参数数量、参数类型。（比如说参数数量不同，就是两个不同的方法）
Python 中是没有方法的重载的，定义一个方法即可有多种调用方式，相当于实现了其他语言中的方法的重载。
如果我们在类体中定义了多个重名的方法，只有最后一个方法有效。

class Person:
    def say_hi(self):
        print("hello")
    def say_hi(self,name):
        print("{0},hello".format(name))

p1 = Person()
#p1.say_hi() #不带参，报错：TypeError: say_hi() missing 1
required positional argument: 'name'
p1.say_hi("高淇")

方法的动态性

Python 是动态语言，我们可以动态的为类添加新的方法，或者动态的修改类的已有的方法。

#测试方法的动态性

class Person:

    def work(self):
        print("努力上班！")


def play_game(s):
    print("{0}在玩游戏".format(s))

def work2(s):
    print("好好工作，努力上班！赚大钱，娶媳妇！")


Person.play = play_game
p = Person()
p.work()
p.play()        #Person.play(p)

Person.work = work2

p.work()

私有属性和私有方法(实现封装)

Python 对于类的成员没有严格的访问控制限制，这与其他面向对象语言有区别。关于私有属性和私有方法，有如下要点：

通常我们约定，两个下划线开头的属性是私有的(private)。其他为公共的(public)。
类内部可以访问私有属性(方法)
类外部不能直接访问私有属性(方法)
类外部可以通过“_类名私有属性(方法)名”访问私有属性(方法) (比如：e._Employer__work() )
方法本质上也是属性！只不过是可以通过()执行而已。所以，此处讲的私有属性和公有属性，也同时讲解了私有方法和公有方法的用法。

class Employer():

    def __init__(self,name,age):
        self.name = name #公共属性
        self.__age = age #私有属性

    def __work(self): #定义的一个私有方法
        print('好好学习')
        print(self.__age) #内部可以随意调用

e = Employer('Fr',18)

print(e.name) #公开的
print(e._Employer__age) #私有属性只能这样访问，如果e.__age则会报错

e._Employer__work() #私有方法也只能这样访问

@property 装饰器

@property 可以将一个方法的调用方式变成“属性调用”。用来给属性增加get set方法。
从调用函数变成.操作即可实现的内容（就像是调用属性很相似，与调用属性不同的是，我们可以通过定义的函数使其变得更加的安全，或者实现一些其它的操作）


# class Employee:

#     def __init__(self,name,salary):
#         self.__name = name
#         self.__salary = salary

#     def get_salary(self):
#         return self.__salary

#     def set_salary(self,salary):
#         if 1000<salary<50000:
#             self.__salary = salary
#         else:
#             print('错误，薪水范围不对')


# emp1 = Employee('高淇',3000)
# emp1.set_salary(-100)


class Employee:

    def __init__(self,name,salary):
        self.__name = name
        self.__salary = salary

    @property
    def salary(self):
        print('工资:',self.__salary)

    @salary.setter #针对salary属性的设置
    def salary(self,salary):
        if 1000<salary<50000:
            self.__salary = salary
        else:
            print('录入错误')

    
emp1 = Employee('Fr',3000)
emp1.salary
emp1.salary = 2000000

属性和方法命名总结

· _xxx：保护成员，不能用“from module import * ”导入，只有类对象和子类对象能访问这些成员。(单下划线)
· xxx：系统定义的特殊成员（如__init__()）
· __xxx：类中的私有成员，只有类对象自己能访问，子类对象也不能访问。（但，在类外部可以通过“对象名. _类名__xxx”这种特殊方式访问。Python 不存在严格意义的私有成员）（两个下划线）

类编码风格

类名首字母大写，多个单词之间采用驼峰原则。
实例名、模块名采用小写，多个单词之间采用下划线隔开。
每个类，应紧跟“文档字符串”，说明这个类的作用。
可以用空行组织代码，但不能滥用。在类中，使用一个空行隔开方法；模块中，使用两个空行隔开多个类。

面向对象进阶

Python 是面向对象的语言，也支持面向对象编程的三大特性：继承、封装（隐藏）、多态。
·封装（隐藏）
隐藏对象的属性和实现细节，只对外提供必要的方法。相当于将“细节封装起来”，只对外暴露“相关调用方法”。
通过前面学习的“私有属性、私有方法”的方式，实现“封装”。Python 追求简洁的语法，没有严格的语法级别的“访问控制符”，更多的是依靠程序员自觉实现。
·继承
继承可以让子类具有父类的特性，提高了代码的重用性。
从设计上是一种增量进化，原有父类设计不变的情况下，可以增加新的功能，或者改进已有的算法。
·多态
多态是指同一个方法调用由于对象不同会产生不同的行为。生活中这样的例子比比皆是：同样是休息方法，人不同休息方法不同。张三休息是睡觉，李四休息是玩游戏，程序员是敲jihangdaima

继承

如果一个新类继承自一个设计好的类，就直接具备了已有类的特征，就大大降低了工作难度。已有的类，我们称为“父类或者基类”，新的类，我们称为“子类或者派生类”。
举一个动物界的例子
在这里插入图片描述

继承的语法结构

Python 支持多重继承，一个子类可以继承多个父类。继承的语法格式如下：
class 子类类名(父类 1[，父类 2，…])：
类体
如果在类定义中没有指定父类，则默认父类是 object 类。

class Person:
    '''
        名字年龄
    
    '''
    def __init__(self,name,age):
        self.name = name
        self.__age = age

    def say_age(self):
        print('年龄：{0}'.format(self.__age))

class Student(Person):
    '''
        学生

    '''
    def __init__(self,name,age,score):
        Person.__init__(self,name,age) #显示的调用父类的初始化方式
        self.score = score

    def say_score(self):
        print('成绩：{0}'.format(self.score))

    # def say_age1(self):
    #     print('年龄：{0}'.format(self.__age)) #子类继承了，但是无法直接用
    #     #Python 子类不可以直接访问父类的私有方法和私有属性

s1 = Student('Fr',18,100)
s1.say_age()  #父类的函数也继承了
s1.say_score()  
# s1.say_age1()

类成员的继承和重写

成员继承：子类继承了父类除构造方法之外的所有成员。
方法重写：子类可以重新定义父类中的方法，这样就会覆盖父类的方法，也称为**“重写**

#测试方法的重写

class Person:

    def __init__(self,name,age):
        self.name = name
        self.__age = age    #私有属性

    def say_age(self):
        print("我的年龄:",self.__age)

    def say_introduce(self):
        print("我的名字是{0}".format(self.name))


class Student(Person):

    def __init__(self,name,age,score):
        Person.__init__(self,name,age)  #必须显式的调用父类初始化方法，不然解释器不会去调用
        self.score = score

    def say_introduce(self): #在这里重写了父类的方法，
        '''重写了父类的方法'''
        print("报告老师，我的名字是：{0}".format(self.name))


s = Student("高淇",18,80)
s.say_age()
s.say_introduce()

查看类的继承层次结构

通过类的方法 mro()或者类的属性__mro__可以输出这个类的继承层次结构

class A:pass
class B(A):pass
class C(B):pass
print(C.mro())

object 根类

object 类是所有类的父类，因此所有的类都有 object 类的属性和方法。我们显然有必要深入研究一下 object 类的结构。对于我们继续深入学习 Python 很有好处。

dir()查看对象属性

为了深入学习对象，我们先学习内置函数 dir()，他可以让我们方便的看到指定对象所有的属性。

s.say_introduce()
print(Student.mro())
print(dir(object))
print(dir(s))

重写str()方法

即使对象可以打印(print(object))，重写其默认打印的信息
object 有一个__str__()方法，用于返回一个对于“对象的描述”，对应于内置函数 str()经常用于 print()方法，帮助我们查看对象的信息。str()可以重写。

class Person:
	def __init__(self,name,age):
		self.name = name
		self.__age = age
		
	def __str__(self)
		'''将对象转化成一个字符串，一般用于 print 方法'''
		return "名字是：{0},年龄是{1}".format(self.name,self.__age)

p = Person("高淇",18)
print(p)

运行结果：
名字是：高淇,年龄是 18北京尚学堂· 百战程序员实战系统好教育

多重继承

Python 支持多重继承，一个子类可以有多个“直接父类”。这样，就具备了“多个父类”的特点。但是由于，这样会被“类的整体层次”搞的异常复杂，尽量避免使用。

#多重继承
class A:
	def aa(self):
		print("aa")
class B:
	def bb(self):
		print("bb")
class C(B,A):
	def cc(self):
		print("cc")
c = C()
c.cc()
c.bb()
c.aa()
运算结果：
cc
bb

MRO()

Python 支持多继承，如果父类中有相同名字的方法，在子类没有指定父类名时，解释器将“从左向右”按顺序搜索。

MRO（Method Resolution Order）：方法解析顺序。我们可以通过 mro()方法获得“类的层次结构”，方法解析顺序也是按照这个“类的层次结构”寻找的。

#多重继承
class A:
	def aa(self):
		print("aa")
	def say(self):
		print("say AAA!")
class B:
	def bb(self):
		print("bb")
	def say(self):
		print("say BBB!")
class C(B,A):
	def cc(self):
		print("cc")
c = C()
print(C.mro()) #打印类的层次结构
c.say() #解释器寻找方法是“从左到右”的方式寻找，此时会执行 B			类中的 say()

super()获得父类定义

在子类中，如果想要获得父类的方法时，我们可以通过 super()来做。北京尚学堂· 百战程序员实战系统好教育
super()代表父类的定义，不是父类对象。

#测试super()，代表父类的定义，而不是父类的对象
class A:
    def say(self):
        print("A:",self)
        
class B(A):
    def say(self):
        #A.say(self)
        super().say()
        print("B:",self)
B().say()

运行结果：
A: <__main__.B object at 0x007A5690>
say AAA
say BBB

多态

多态（polymorphism）是指同一个方法调用由于对象不同可能会产生不同的行为。
在现实生活中，我们有很多例子。比如：同样是调用人的休息方法，张三的休息是睡觉，李四的休息是玩游戏，高淇老师是敲代码。同样是吃饭的方法，中国人用筷子吃饭，英国人用刀叉吃饭，印度人用手吃饭。

关于多态要注意以下 2 点：

多态是方法的多态，属性没有多态。
多态的存在有 2 个必要条件：继承、方法重写。

#多态

class Man:
    def eat(self):
        print("饿了，吃饭啦！")

class Chinese(Man):
    def eat(self):
        print("中国人用筷子吃饭")

class English(Man):
    def eat(self):
        print("英国人用叉子吃饭")

class Indian(Man):
    def eat(self):
        print("印度人用右手吃饭")


def manEat(m):
    if isinstance(m,Man):
        m.eat()                 #多态。一个方法调用，根据对象不同调用不同的方法！
    else:
        print("不能吃饭")


manEat(Chinese())
manEat(English())

特殊方法和运算符重载

常见的特殊方法统计如下：
在这里插入图片描述

每个运算符实际上都对应了相应的方法，统计如下：
在这里插入图片描述

class Person:

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

    def __add__(self,other):
        if isinstance(other,Person):
            return '{0} ---- {1}'.format(self.name,other.name)

        else:
            return "非同类对象，不能相加"

p1 = Person('Fr',18)
p2 = Person('Wx',18)

print(p1+p2)

print(1+2)

_
_

特殊属性

Python 对象中包含了很多双下划线开始和结束的属性，这些是特殊属性，有特殊用法。这
里我们列出常见的特殊属性：在这里插入图片描述

#测试特殊属性
class A:
    pass

class B:
    pass

class C(B,A):

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

    def cc(self):
        print("cc")

c = C(3)

print(dir(c))
print(c.__dict__)
print(c.__class__)
print(C.__bases__)
print(C.mro())
print(A.__subclasses__())

对象的浅拷贝和深拷贝

·变量的赋值操作
只是形成两个变量，实际还是指向同一个对象。
·浅拷贝
Python 拷贝一般都是浅拷贝。拷贝时，对象包含的子对象内容不拷贝。因此，源对象和拷贝对象会引用同一个子对象。
·深拷贝
使用 copy 模块的 deepcopy 函数，递归拷贝对象中包含的子对象。源对象和拷贝对象所有的子对象也不同。

import copy

class  MobilePhone:
    def __init__(self,cpu,screen):
        self.cpu = cpu
        self.screen = screen

class CPU:
    def calculate(self):
        print('CPU')

class Screen:
    def show(self):
        print('Screen')

# 测试变量赋值
c1 = CPU()
c2 = c1
print(c1)
print(c2) #内存地址相同
print("测试浅复制....")
#测试浅复制
s1 = Screen()
m1 = MobilePhone(c1,s1)
m2 = copy.copy(m1)
print(m1,m1.cpu,m1.screen) #子对象的内存地址不同，但是父对象的内存地址依旧相同
print(m2,m2.cpu,m2.screen)

#测试深复制
print("测试深复制....")
m3 = copy.deepcopy(m1)
print(m1,m1.cpu,m1.screen) #深拷贝情况下，父内存的地址也不一样了
print(m3,m3.cpu,m3.screen)

组合（is has）

“is-a”关系，我们可以使用“继承”。从而实现子类拥有的父类的方法和属性。“is-a”关系指的是类似这样的关系：狗是动物，dog is animal。狗类就应该继承动物类。
“has-a”关系，我们可以使用“组合”，也能实现一个类拥有另一个类的方法和属性。”has-a”关系指的是这样的关系：手机拥有 CPU。 MobilePhone has a CPU。

class A1:
    def say(self):
        print('A1')

class B1(A1):
    pass

b1 = B1()
b1.say()

#同样的效果，使用组合实现代码的复用
class A2:
    def say_a2(self):
        print("a2,a2,a2")

class B2:
    def __init__(self,a):
        self.a = a

a2 = A2()
b2 = B2(a2) #通过组合，也可以实现相同的效果
b2.a.say_a2()

#测试has-a关系，使用组合

class MobilePhone:
    def __init__(self,cpu,screen):
        self.cpu = cpu
        self.screen = screen


class CPU:
    def calculate(self):
        print("算你个12345")
        print("cpu对象：",self)

class Screen:
    def show(self):
        print("显示一个好看的画面，亮瞎你的钛合金大眼")
        print("screen对象：",self)


m = MobilePhone(CPU(),Screen())
m.cpu.calculate()
m.screen.show()

设计模式

设计模式是面向对象语言特有的内容，是我们在面临某一类问题时候固定的做法
1. 设计模式有很多种，比较流行的是：GOF（Goup Of Four）23 种设计模式。
2. 对于初学者，我们学习两个最常用的模式：工厂模式和单例模式。

工厂模式实现

工厂模式实现了创建者和调用者的分离，使用专门的工厂类将选择实现类、创建对象进行统一的管理和控制

单例模式实现

单例模式（Singleton Pattern）的核心作用是确保一个类只有一个实例，并且提供一个访问该实例的全局访问点。
单例模式只生成一个实例对象，减少了对系统资源的开销。当一个对象的产生需要比较多的资源，如读取配置文件、产生其他依赖对象时，可以产生一个“单例对象”，然后永久驻留内存中，从而极大的降低开销。
单例模式有多种实现的方式，我们这里推荐重写__new__()的方法。

#测试单例模式

class MySingleton:

    __obj = None           #类属性
    __init_flag = True

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if cls.__obj ==None:
            cls.__obj = object.__new__(cls)

        return cls.__obj

    def __init__(self,name):
        if MySingleton.__init_flag:
            print("init.....")
            self.name = name
            MySingleton.__init_flag = False

a = MySingleton("aa")
b = MySingleton("bb")
print(a)
print(b)
c = MySingleton("cc")
print(c)