Python 之面向对象

•     注重 步骤与过程，不注重职责分工
•     如果需求复杂，代码会变得很复杂
•     开发复杂项目，没有固定的套路，开发难度很大！

•     注重 对象和职责，不同的对象承担不同的职责
•     更加适合应对复杂的需求变化，是专门应对复杂项目开发，提供的固定套路
•     需要在面向过程基础上，再学习一些面向对象的语法

1. 封装 根据 职责 将 属性 和 方法 封装 到一个抽象的 类 中
   • 定义类的准则
2. 继承 实现代码的重用，相同的代码不需要重复的编写
   • 设计类的技巧
   • 子类针对自己特有的需求，编写特定的代码

3. 多态 不同的 子类对象 调用相同的 父类方法，产生不同的执行结果

   • 多态 可以 增加代码的灵活度
   • 以 继承 和 重写父类方法 为前提

   • 是调用方法的技巧，不会影响到类的内部设计

类 是对一群具有 相同 特征 或者 行为 的事物的一个统称，是抽象的，不能直接使用

• 特征 被称为 属性
• 行为 被称为 方法

在程序开发中，要设计一个类，通常需要满足一下三个要素：

1. 类名 这类事物的名字，满足大驼峰命名法（每一个单词的首字母大写、单词与单词之间没有下划线）
2. 属性 这类事物具有什么样的特征
3. 方法 这类事物具有什么样的行为

• 对象 是 由类创建出来的一个具体存在，可以直接使用
• 由 哪一个类 创建出来的 对象，就拥有在 哪一个类 中定义的属性、方法 

类和对象的关系

• 类是模板，对象 是根据 类 这个模板创建出来的，应该 先有类，再有对象
• 类 只有一个，而 对象 可以有很多个
  • 不同的对象 之间 属性 可能会各不相同
• 类 中定义了什么 属性和方法，对象 中就有什么属性和方法，不可能多，也不可能少

面相对象基础语法 dir() 内置函数 

在 Python 中 对象几乎是无所不在的，我们之前学习的 变量、数据、函数 都是对象

使用内置函数 dir 传入 标识符 / 数据，可以查看对象内的 所有属性及方法

定义简单的类（只包含方法）

class 类名:

    def 方法1(self, 参数列表):
        pass

    def 方法2(self, 参数列表):
        pass

• 方法 的定义格式和之前学习过的函数 几乎一样
• 区别在于第一个参数必须是 self，大家暂时先记住，稍后介绍 self

创建对象

当一个类定义完成之后，要使用这个类来创建对象，语法格式如下  

对象变量 = 类名()

class Cat:
    """这是一个猫类"""

    def eat(self):
        print("小猫爱吃鱼")

    def drink(self):
        print("小猫在喝水")

tom = Cat()
tom.drink()
tom.eat()

方法中的 self 参数 

1、在类的外部给对象增加属性（简单，但不推荐）

在 类的外部的代码 中直接通过 . 设置一个属性即可

tom.name = "Tom"
...

lazy_cat.name = "大懒猫"

2、self 在方法内部输出属性 

• 由 哪一个对象 调用的方法，方法内的 self 就是 哪一个对象的引用
• 调用方法时，程序员不需要传递 self 参数
• 在 类的外部，通过 变量名. 访问对象的 属性和方法
• 在 类封装的方法中，通过 self. 访问对象的 属性和方法 

class Cat:

    def eat(self):
        print("%s 爱吃鱼" % self.name)

tom = Cat()
tom.name = "Tom"
tom.eat()

lazy_cat = Cat()
lazy_cat.name = "大懒猫"
lazy_cat.eat()

初始化方法 

• 当使用 类名() 创建对象时，会 自动 执行以下操作：
  1. 为对象在内存中 分配空间 —— 创建对象
  2. 为对象的属性 设置初始值 —— 初始化方法(init)
• 这个 初始化方法 就是 __init__ 方法，__init__ 是对象的内置方法
• __init__ 方法是 专门 用来定义一个类 具有哪些属性的方法！；该方法在创建对象时会被自动调用

1、在初始化方法内部定义属性 

• 在 __init__ 方法内部使用 self.属性名 = 属性的初始值 就可以 定义属性
• 定义属性之后，再使用类创建的对象，都会拥有该属性

class Cat:

    def __init__(self):

        print("这是一个初始化方法")

        # 定义用 Cat 类创建的猫对象都有一个 name 的属性
        self.name = "Tom"

    def eat(self):
        print("%s 爱吃鱼" % self.name)

# 使用类名()创建对象的时候，会自动调用初始化方法 __init__
tom = Cat()

tom.eat()

2、初始化的同时设置初始值 

在开发中，如果在 创建对象的同时，就设置对象的属性，可以做以下操作：

1. 把希望设置的属性值，定义成 __init__ 方法的参数
2. 在方法内部使用 self.属性 = 形参 接收外部传递的参数
3. 在创建对象时，使用 类名(属性1, 属性2...) 调用

class Cat:

    def __init__(self, name):
        print("初始化方法 %s" % name)
        self.name = name
    ...

tom = Cat("Tom")
...

lazy_cat = Cat("大懒猫")
...

内置方法和属性   __del__ 方法

• 在 Python 中

  • 当使用 类名() 创建对象时，为对象 分配完空间后，自动 调用 __init__ 方法
  • 当一个 对象被从内存中销毁 前，会 自动 调用 __del__ 方法

• 应用场景

  • __init__ 改造初始化方法，可以让创建对象更加灵活
  • __del__ 如果希望在对象被销毁前，再做一些事情，可以考虑一下 __del__ 方法

• 生命周期

  • 一个对象从调用 类名() 创建，生命周期开始
  • 一个对象的 __del__ 方法一旦被调用，生命周期结束
  • 在对象的生命周期内，可以访问对象属性，或者让对象调用方法

class Cat:

    def __init__(self, new_name):

        self.name = new_name

        print("%s 来了" % self.name)

    def __del__(self):

        print("%s 去了" % self.name)

# tom 是一个全局变量
tom = Cat("Tom")
print(tom.name)

# del 关键字可以删除一个对象
del tom

print("-" * 50)

__str__ 方法 

•  在 Python 中，使用 print 输出 对象变量，默认情况下，会输出这个变量 引用的对象 是 由哪一个类创建的对象，以及 在内存中的地址（十六进制表示）
• 如果在开发中，希望使用 print 输出 对象变量 时，能够打印 自定义的内容，就可以利用 __str__ 这个内置方法了

注意：__str__ 方法必须返回一个字符串

class Cat:

    def __init__(self, new_name):

        self.name = new_name

        print("%s 来了" % self.name)

    def __del__(self):

        print("%s 去了" % self.name)

    def __str__(self):
        return "我是小猫：%s" % self.name

tom = Cat("Tom")
print(tom)

  封装 

• 封装 是面向对象编程的一大特点
• 面向对象编程的 第一步 —— 将 属性 和 方法 封装 到一个抽象的 类 中
• 外界 使用 类 创建 对象，然后 让对象调用方法
• 对象方法的细节 都被 封装 在 类的内部
• 一个对象的 属性 可以是 另外一个类创建的对象

注

• 在 对象的方法内部，是可以 直接访问对象的属性 的
• 同一个类 创建的 多个对象 之间，属性 互不干扰！

定义没有初始值的属性

在定义属性时，如果 不知道设置什么初始值，可以设置为 None

• None 关键字 表示 什么都没有
• 表示一个 空对象，没有方法和属性，是一个特殊的常量
• 可以将 None 赋值给任何一个变量

class Soldier:

    def __init__(self, name):

        # 姓名
        self.name = name
        # 枪，士兵初始没有枪 None 关键字表示什么都没有
        self.gun = None

身份运算符

身份运算符用于 比较 两个对象的 内存地址 是否一致 —— 是否是对同一个对象的引用

• 在 Python 中针对 None 比较时，建议使用 is 判断

运算符	描述	实例
is	is 是判断两个标识符是不是引用同一个对象	x is y，类似 id(x) == id(y)
is not	is not 是判断两个标识符是不是引用不同对象	x is not y，类似 id(a) != id(b)

is 与 == 区别：

is 用于判断 两个变量 引用对象是否为同一个 == 用于判断 引用变量的值 是否相等

>>> a = [1, 2, 3]
>>> b = [1, 2, 3]
>>> b is a 
False
>>> b == a
True

  私有属性和私有方法

• 在实际开发中，对象 的 某些属性或方法 可能只希望 在对象的内部被使用，而 不希望在外部被访问到
• 私有属性 就是 对象 不希望公开的 属性
• 私有方法 就是 对象 不希望公开的 方法

定义方式

在 定义属性或方法时，在 属性名或者方法名前 增加 两个下划线，定义的就是 私有 属性或方法

class Women:

    def __init__(self, name):

        self.name = name
        self.__age = 18

    def __secret(self):
        # 在对象的方法内部，是可以访问对象的私有属性的
        print("%s 的年龄是 %d" % (self.name, self.__age))


xiaofang = Women("小芳")

# 私有属性，在外界不能够被直接访问
# print(xiaofang.__age)
# 私有方法，同样不允许在外界直接访问
# xiaofang.__secret()

伪私有属性和私有方法（科普） 

Python 中，并没有 真正意义 的 私有

• 在给 属性、方法 命名时，实际是对 名称 做了一些特殊处理，使得外界无法访问到
• 处理方式：在 名称 前面加上 _类名 => _类名__名称

# 私有属性，外部不能直接访问到
print(xiaofang._Women__age)

# 私有方法，外部不能直接调用
xiaofang._Women__secret()

继承 

继承的概念、语法和特点 继承的概念

子类 拥有 父类 的所有 方法 和 属性

 继承的语法

class 类名(父类名):

    pass

• 子类 继承自 父类，可以直接 享受 父类中已经封装好的方法，不需要再次开发
• 子类 中应该根据 职责，封装 子类特有的 属性和方法

继承的传递性

• C 类从 B 类继承，B 类又从 A 类继承
• 那么 C 类就具有 B 类和 A 类的所有属性和方法

子类 拥有 父类 以及 父类的父类 中封装的所有 属性 和 方法

方法的重写 

当 父类 的方法实现不能满足子类需求时，可以对方法进行 重写(override)

重写 父类方法有两种情况：

1. 覆盖 父类的方法
2. 对父类方法进行 扩展

1、覆盖父类的方法

如果在开发中，父类的方法实现 和 子类的方法实现，完全不同，就可以使用 覆盖 的方式，在子类中 重新编写 父类的方法实现

• 具体的实现方式，就相当于在 子类中 定义了一个 和父类同名的方法并且实现
• 重写之后，在运行时，只会调用 子类中重写的方法，而不再会调用 父类封装的方法

2、对父类方法进行 扩展

如果在开发中，子类的方法实现 中 包含 父类的方法实现（父类原本封装的方法实现 是 子类方法的一部分），就可以使用 扩展 的方式

1. 在子类中 重写 父类的方法
2. 在需要的位置使用 super().父类方法 来调用父类方法的执行
3. 代码其他的位置针对子类的需求，编写 子类特有的代码实现

1）关于 super

• 在 Python 中 super 是一个 特殊的类
• super() 就是使用 super 类创建出来的对象
• 最常 使用的场景就是在 重写父类方法时，调用 在父类中封装的方法实现

2）调用父类方法的另外一种方式（知道）

在 Python 2.x 时，如果需要调用父类的方法，还可以使用以下方式：

父类名.方法(self)

• 这种方式，目前在 Python 3.x 还支持这种方式

注：

• 在开发时，父类名 和 super() 两种方式不要混用
• 如果使用 当前子类名 调用方法，会形成递归调用，出现死循环

lass Animal:

    def eat(self):
        print("吃---")

    def drink(self):
        print("喝---")

    def run(self):
        print("跑---")

    def sleep(self):
        print("睡---")


class Dog(Animal):

    def bark(self):
        print("汪汪叫")


class XiaoTianQuan(Dog):

    def fly(self):
        print("我会飞")

    def bark(self):

        # 1. 针对子类特有的需求，编写代码
        print("神一样的叫唤...")

        # 2. 使用 super(). 调用原本在父类中封装的方法
        # super().bark()

        # 父类名.方法(self)
        Dog.bark(self)
        # 注意：如果使用子类调用方法，会出现递归调用 - 死循环！
        # XiaoTianQuan.bark(self)

        # 3. 增加其他子类的代码
        print("$%^*%^$%^#%$%")


xtq = XiaoTianQuan()

# 如果子类中，重写了父类的方法
# 在使用子类对象调用方法时，会调用子类中重写的方法
xtq.bark()

父类的 私有属性 和 私有方法

1. 子类对象 不能 在自己的方法内部，直接 访问 父类的 私有属性 或 私有方法
2. 子类对象 可以通过 父类 的 公有方法 间接 访问到 私有属性 或 私有方法

• 私有属性、方法 是对象的隐私，不对外公开，外界 以及 子类 都不能直接访问
• 私有属性、方法 通常用于做一些内部的事情

class A:

    def __init__(self):

        self.num1 = 100
        self.__num2 = 200

    def __test(self):
        print("私有方法 %d %d" % (self.num1, self.__num2))

    def test(self):
        print("父类的公有方法 %d" % self.__num2)

        self.__test()


class B(A):

    def demo(self):

        # 1. 在子类的对象方法中，不能访问父类的私有属性
        # print("访问父类的私有属性 %d" % self.__num2)

        # 2. 在子类的对象方法中，不能调用父类的私有方法
        # self.__test()

        # 3. 访问父类的公有属性
        print("子类方法 %d" % self.num1)

        # 4. 调用父类的公有方法
        self.test()
        pass

# 创建一个子类对象
b = B()
print(b)

b.demo()
# 在外界访问父类的公有属性/调用公有方法
# print(b.num1)
# b.test()

# 在外界不能直接访问对象的私有属性/调用私有方法
# print(b.__num2)
# b.__test()

多继承 

子类 可以拥有 多个父类，并且具有 所有父类 的 属性 和 方法

 语法：

class 子类名(父类名1, 父类名2...)
    pass

class A:

    def test(self):
        print("test 方法")


class B:

    def demo(self):
        print("demo 方法")


class C(A, B):
    """多继承可以让子类对象，同时具有多个父类的属性和方法"""
    pass


# 创建子类对象
c = C()

c.test()
c.demo()

注：如果 父类之间 存在 同名的属性或者方法，应该 尽量避免 使用多继承 

Python 中的 MRO —— 方法搜索顺序  

• Python 中针对 类 提供了一个 内置属性 __mro__ 可以查看 方法 搜索顺序
• MRO 是 method resolution order，主要用于 在多继承时判断 方法、属性 的调用 路径

print(C.__mro__)

输出结果

(, , , )

• 在搜索方法时，是按照 __mro__ 的输出结果 从左至右 的顺序查找的
• 如果在当前类中 找到方法，就直接执行，不再搜索
• 如果 没有找到，就查找下一个类 中是否有对应的方法，如果找到，就直接执行，不再搜索
• 如果找到最后一个类，还没有找到方法，程序报错

新式类与旧式（经典）类

object 是 Python为所有对象提供的 基类，提供有一些内置的属性和方法，可以使用 dir 函数查看

• 新式类：以 object 为基类的类，推荐使用

• 经典类：不以 object 为基类的类，不推荐使用

• 在 Python 3.x 中定义类时，如果没有指定父类，会 默认使用 object 作为该类的 基类 —— Python 3.x 中定义的类都是 新式类

• 在 Python 2.x 中定义类时，如果没有指定父类，则不会以 object 作为 基类 

新式类 和 经典类 在多继承时 —— 会影响到方法的搜索顺序；为了保证编写的代码能够同时在 Python 2.x 和 Python 3.x 运行！ 今后在定义类时，如果没有父类，建议统一继承自 object

class 类名(object):
    pass

多态 

多态 不同的 子类对象 调用相同的 父类方法，产生不同的执行结果

• 多态 可以 增加代码的灵活度
• 以 继承 和 重写父类方法 为前提

• 是调用方法的技巧，不会影响到类的内部设计

多态 更容易编写出出通用的代码，做出通用的编程，以适应需求的不断变化！

class Dog(object):

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

    def game(self):
        print("%s 蹦蹦跳跳的玩耍..." % self.name)


class XiaoTianDog(Dog):

    def game(self):
        print("%s 飞到天上去玩耍..." % self.name)


class Person(object):

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

    def game_with_dog(self, dog):

        print("%s 和 %s 快乐的玩耍..." % (self.name, dog.name))

        # 让狗玩耍
        dog.game()


# 1. 创建一个狗对象
# wangcai = Dog("旺财")
wangcai = XiaoTianDog("飞天旺财")

# 2. 创建一个小明对象
xiaoming = Person("小明")

# 3. 让小明调用和狗玩的方法
xiaoming.game_with_dog(wangcai)

类属性和类方法  实例

1. 使用面相对象开发，第 1 步 是设计 类
2. 使用 类名() 创建对象，创建对象 的动作有两步：
   • 1) 在内存中为对象 分配空间
   • 2) 调用初始化方法 __init__ 为 对象初始化
3. 对象创建后，内存 中就有了一个对象的 实实在在 的存在 —— 实例

因此，通常也会把：

1. 创建出来的 对象 叫做 类 的 实例
2. 创建对象的 动作 叫做 实例化
3. 对象的属性 叫做 实例属性
4. 对象调用的方法 叫做 实例方法

在程序执行时：

1. 对象各自拥有自己的 实例属性
2. 调用对象方法，可以通过 self.
   • 访问自己的属性
   • 调用自己的方法

总结

• 每一个对象 都有自己 独立的内存空间，保存各自不同的属性
• 多个对象的方法，在内存中只有一份，在调用方法时，需要把对象的引用 传递到方法内部

类对象

Python 中 一切皆对象：

• class AAA: 定义的类属于 类对象
• obj1 = AAA() 属于 实例对象

• 在程序运行时，类 同样 会被加载到内存
• 在 Python 中，类 是一个特殊的对象 —— 类对象
• 在程序运行时，类对象 在内存中 只有一份，使用 一个类 可以创建出 很多个对象实例
• 除了封装 实例 的 属性 和 方法外，类对象 还可以拥有自己的 属性 和 方法
  1. 类属性
  2. 类方法

类属性  概念

• 类属性 就是给 类对象 中定义的 属性
• 通常用来记录 与这个类相关 的特征
• 类属性 不会用于记录 具体对象的特征

定义

使用 赋值语句 在 class 关键字下方可以定义 类属性

需求

• 定义一个 工具类
• 每件工具都有自己的 name
• 需求 —— 知道使用这个类，创建了多少个工具对象？

class Tool(object):

    # 使用赋值语句，定义类属性，记录创建工具对象的总数
    count = 0

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

        # 针对类属性做一个计数+1
        Tool.count += 1


# 创建工具对象
tool1 = Tool("斧头")
tool2 = Tool("榔头")
tool3 = Tool("铁锹")

# 知道使用 Tool 类到底创建了多少个对象?
print("现在创建了 %d 个工具" % Tool.count)

 属性获取机制

在 Python 中 属性的获取 存在一个 向上查找机制

 

因此，要访问类属性有两种方式：

1. 类名.类属性
2. 对象.类属性 （不推荐）

注：如果使用对象.类属性 = 值 赋值语句，只会给对象添加一个属性，而不会影响到类属性的值

类方法  定义

类方法 就是针对 类对象 定义的方法

语法

@classmethod
def 类方法名(cls):
    pass

1.类方法需要用 修饰器 @classmethod 来标识，告诉解释器这是一个类方法

2.类方法的 第一个参数 应该是 cls

• 由 哪一个类 调用的方法，方法内的 cls 就是 哪一个类的引用
• 这个参数和 实例方法 的第一个参数是 self 类似
• 提示 使用其他名称也可以，不过习惯使用 cls

3.通过 类名. 调用 类方法，调用方法时，不需要传递 cls 参数

4.在类方法内部，可以直接使用 cls. 访问 类属性 或者 调用类方法

@classmethod
def show_tool_count(cls):
    """显示工具对象的总数"""
    print("工具对象的总数 %d" % cls.count)

静态方法  定义

在开发时，如果需要在 类 中封装一个方法，这个方法：

• 既 不需要 访问 实例属性 或者调用 实例方法
• 也 不需要 访问 类属性 或者调用 类方法

这个时候，可以把这个方法封装成一个 静态方法

语法

@staticmethod
def 静态方法名():
    pass

• 静态方法 需要用 修饰器 @staticmethod 来标识，告诉解释器这是一个静态方法
• 通过 类名. 调用 静态方法

注：静态方法不需要传递第一个参数

综合需求

1. 设计一个 Game 类
2. 属性：
   • 定义一个 类属性 top_score 记录游戏的 历史最高分
   • 定义一个 实例属性 player_name 记录 当前游戏的玩家姓名
3. 方法：
   • 静态方法 show_help 显示游戏帮助信息
   • 类方法 show_top_score 显示历史最高分
   • 实例方法 start_game 开始当前玩家的游戏
4. 主程序步骤
   • 1) 查看帮助信息
   • 2) 查看历史最高分
   • 3) 创建游戏对象，开始游戏

 

class Game(object):

    # 游戏最高分，类属性
    top_score = 0

    @staticmethod
    def show_help():
        print("帮助信息：让僵尸走进房间")

    @classmethod
    def show_top_score(cls):
        print("游戏最高分是 %d" % cls.top_score)

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

    def start_game(self):
        print("[%s] 开始游戏..." % self.player_name)

        # 使用类名.修改历史最高分
        Game.top_score = 999

# 1. 查看游戏帮助
Game.show_help()

# 2. 查看游戏最高分
Game.show_top_score()

# 3. 创建游戏对象，开始游戏
game = Game("小明")

game.start_game()

# 4. 游戏结束，查看游戏最高分
Game.show_top_score()