Python基础篇【第7篇】: 面向对象(2)

时间 2019-12-10

标签 python 基础第7篇面向对象栏目 Python 繁體版

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上一篇《初识面向对象》文章介绍了面向对象基本知识：html

面向对象是一种编程方式，此编程方式的实现是基于对类和对象的使用
类是一个模板，模板中包装了多个“函数”供使用（能够讲多函数中公用的变量封装到对象中）
对象，根据模板建立的实例（即：对象），实例用于调用被包装在类中的函数
面向对象三大特性：封装、继承和多态

面向对象类成员

类的成员能够分为三大类：字段、方法和属性python

注：全部成员中，只有普通字段的内容保存对象中，即：根据此类建立了多少对象，在内存中就有多少个普通字段。而其余的成员，则都是保存在类中，即：不管对象的多少，在内存中只建立一份。
程序员

1、字段
sql

字段包括：普通字段和静态字段，他们在定义和使用中有所区别，而最本质的区别是内存中保存的位置不一样，数据库

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　　　　#经过对象调用  # 直接访问静态字段，经过类调用 Province.country

由上述代码能够看出【普通字段须要经过对象来访问】【静态字段经过类访问】，在使用上能够看出普通字段和静态字段的归属是不一样的。其在内容的存储方式相似以下图：编程

由上图但是：设计模式

静态字段在内存中只保存一份
普通字段在每一个对象中都要保存一份

应用场景：经过类建立对象时，若是每一个对象都具备相同的字段，那么就使用静态字段cookie

2、方法框架

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一样。less

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):　　方法须要默认参数self """ 定义普通方法，至少有一个self参数 """
　　　　 # print self.name
        print '普通方法' @classmethod　　　　　　定义方法名上添加 @classmethod，方法须要默认参数 cls def class_func(cls): """ 定义类方法，至少有一个cls参数 """
        print '类方法' @staticmethod　　　　　定义方法名上添加 @staticmethod，方法不须要默认参数 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，由对象调用
f = Foo() f.ord_func() # 调用类方法,由类调用
Foo.class_func() # 调用静态方法，由类调用
Foo.static_func()

方法的定义图例：

相同点：对于全部的方法而言，均属于类（非对象）中，因此，在内存中也只保存一份。

不一样点：方法调用者不一样、调用方法时自动传入的参数不一样。

有了类方法与静态方法后，咱们在一些状况下就能够直接进行调用这个方法，而不用先去建立一个类对象，再调用，必定程度上的节省了内存空间。

3、属性

若是你已经了解Python类中的方法，那么属性就很是简单了，由于Python中的属性实际上是普通方法的变种。能够理解为，若是一个类拥有某个普通方法，那么它就具备这个属性。只是调用和定义方法有一些区别。

对于属性，有如下三个知识点：

属性的基本使用
属性的两种定义方式

属性定义与使用举例

# ############### 定义 ###############
class Foo: def func(self): pass

    # 定义属性　　　　　　定义时在方法明上添加 @property ，有默认参数self
 @property def prop(self): pass
################ 调用 ###############
foo_obj = Foo() foo_obj.func() #调用方法 foo_obj.prop #调用属性　　　　调用属性时不加方法后边的 （）

属性定义与调用图例：

由属性的定义和调用要注意一下几点：

定义时，方法一：在普通方法的基础上添加 @property 装饰器；方法二：根据装饰器定义，属性的定义也能够写成property(function)
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：属性存在乎义是：访问属性时能够制造出和访问字段彻底相同的假象

属性由方法变种而来，若是Python中没有属性，方法彻底能够代替其功能。

实例：对于主机列表页面，每次请求不可能把数据库中的全部内容都显示到页面上，而是经过分页的功能局部显示，因此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条的全部数据（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

# ############### 定义 ###############
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

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。

二、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

装饰器定义方式：在类的普通方法上应用@property装饰器

咱们知道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。（若是类继object，那么该类是新式类）
经典类，具备一种@property装饰器（如上一步实例）

# ############### 定义 ############### 
class Goods: @property def price(self): return "wupeiqi"
# ############### 调用 ###############
obj = Goods() result = obj.price  # 自动执行 @property 修饰的 price 方法，并获取方法的返回值

注：经典类中的属性只有一种访问方式，其对应被 @property 修饰的方法

新式类，具备三种@property装饰器，支持对属性的设置值，获取值，删除值。

################ 定义 ###############
class Goods(object): @property def price(self): print '@property' @price.setter def price(self, value): print '@price.setter' @price.deleter def price(self): print '@price.deleter'

################ 调用 ###############
obj = Goods() obj.price # 自动执行 @property 修饰的 price 方法，并获取方法的返回值 obj.price = 123    # 自动执行 @price.setter 修饰的 price 方法，并将 123 赋值给方法的参数
del obj.price      # 自动执行 @price.deleter 修饰的 price 方法

注：新式类中的属性有三种访问方式，并分别对应了三个被@property、@方法名.setter、@方法名.deleter修饰的方法

因为新式类中具备三种访问方式，咱们能够根据他们几个属性的访问特色，分别将三个方法定义为对同一个属性：获取、修改、删除

class Goods(object): def __init__(self): # 原价
        self.original_price = 100
        # 折扣
        self.discount = 0.8 @property def price(self): # 实际价格 = 原价 * 折扣
        new_price = self.original_price * self.discount return new_price @price.setter def price(self, value): self.original_price = value @price.deltter def price(self, value): del self.original_price obj = Goods() obj.price # 获取商品价格
obj.price = 200   # 修改商品原价
del obj.price     # 删除商品原价

静态字段方式建立属性
建立值为property对象的静态字段

当使用静态字段的方式建立属性时，经典类和新式类无区别

class Foo: def get_bar(self): return 'wupeiqi' BAR = property(get_bar)　　静态字段方式建立属性
 obj = Foo() reuslt = obj.BAR        # 自动调用get_bar方法，并获取方法的返回值。直接调用静态字段属性。

print reuslt

注：这里访问静态字段属性是经过对象名.属性。实际上这种方式只有Python支持，咱们推荐使用的方式为：类名.属性。因此上边的 result=Foo.BAR 这种方式为推荐方式。

property的构造方法中有个四个参数

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 'wupeiqi'

    # *必须两个参数
    def set_bar(self, value): return return 'set value' + value def del_bar(self): return 'wupeiqi' 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”看成参数传入
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...

因为静态字段方式建立属性具备三种访问方式，咱们能够根据他们几个属性的访问特色，分别将三个方法定义为对同一个属性：获取、修改、删除

class Goods(object): def __init__(self): # 原价
        self.original_price = 100
        # 折扣
        self.discount = 0.8

    def get_price(self): # 实际价格 = 原价 * 折扣
        new_price = self.original_price * self.discount return new_price def set_price(self, value): self.original_price = value def del_price(self, value): del self.original_price PRICE = property(get_price, set_price, del_price, '价格属性描述...') obj = Goods() obj.PRICE # 获取商品价格
obj.PRICE = 200   # 修改商品原价
del obj.PRICE     # 删除商品原价

注意：Python WEB框架 Django 的视图中 request.POST 就是使用的静态字段的方式建立的属性

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

View Code

因此，定义属性共有两种方式，分别是【装饰器】和【静态字段】，而【装饰器】方式针对经典类和新式类又有所不一样。

面向对象成员修饰符

类的全部成员在上一步骤中已经作了详细的介绍，对于每个类的成员而言都有两种形式：

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访问调用【类的继承(子类)也不能访问】

私有成员与公有成员不一样

私有成员建立时(字段/方法/属性)，在建立的目标前添加两个下划线。（特殊成员除外，例如：__init__、__call__、__dict__等）

class C: def __init__(self): self.name = '公有字段' self.__foo = "私有字段"

在外部进行访问时，会提示没有访问的对象，可是内部调用时能够访问。

私有成员和公有成员的访问限制不一样：

静态字段

公有静态字段：类能够访问；类内部能够访问；派生类中能够访问
私有静态字段：仅类内部能够访问；

公有静态字段
class C: name = "公有静态字段"

    def func(self): print C.name class D(C): def show(self): print C.name C.name # 类访问
 obj = C() obj.func() # 类内部能够访问
 obj_son = D() obj_son.show() # 派生类中能够访问

私有静态字段
class C: __name = "公有静态字段"

    def func(self): print C.__name

class D(C): def show(self): print C.__name C.__name       # 类访问 ==> 错误
 obj = C() obj.func() # 类内部能够访问 ==> 正确
 obj_son = D() obj_son.show() # 派生类中能够访问 ==> 错误

普通字段

公有普通字段：对象能够访问；类内部能够访问；派生类中能够访问
私有普通字段：仅类内部能够访问；

ps：若是想要强制访问私有字段，能够经过【对象._类名__私有字段明】访问（如：obj._C__foo），不建议强制访问私有成员。

公有字段 class C: def __init__(self): self.foo = "公有字段"

    def func(self): print self.foo 　#　类内部访问

class D(C): def show(self): print self.foo　＃　派生类中访问 obj = C() obj.foo # 经过对象访问
obj.func()  # 类内部访问
 obj_son = D(); obj_son.show() # 派生类中访问

私有字段 class C: def __init__(self): self.__foo = "私有字段"

    def func(self): print self.foo 　#　类内部访问

class D(C): def show(self): print self.foo　＃　派生类中访问 obj = C() obj.__foo     # 经过对象访问 ==> 错误
obj.func()  # 类内部访问 ==> 正确
 obj_son = D(); obj_son.show() # 派生类中访问 ==> 错误

方法、属性的访问于上述方式类似，即：私有成员只能在类内部使用

ps：非要访问私有属性的话，能够经过对象._类__属性名

类的特殊成员

上文介绍了Python的类成员以及成员修饰符，从而了解到类中有字段、方法和属性三大类成员，而且成员名前若是有两个下划线，则表示该成员是私有成员，私有成员只能由类内部调用。不管人或事物每每都有不按套路出牌的状况，Python的类成员也是如此，存在着一些具备特殊含义的成员，详情以下：

1. __doc__

　　表示类的描述信息

class Foo:
    """ 描述类信息，这是用于看片的神奇 """

    def func(self):
        pass

print Foo.__doc__
#输出：类的描述信息

2. __module__ 和 __class__

　　__module__ 表示当前操做的对象在那个模块

　　__class__ 表示当前操做的对象的类是什么

lib/aa.py
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

class C:

    def __init__(self):
        self.name = 'wupeiqi'

from lib.aa import C

obj = C()
print obj.__module__  # 输出 lib.aa，即：输出模块
print obj.__class__      # 输出 lib.aa.C，即：输出类

3. __init__

　　构造方法，经过类建立对象时，自动触发执行。

4. __del__

　　析构方法，当对象在内存中被释放时，自动触发执行。

注：此方法通常无须定义，由于Python是一门高级语言，程序员在使用时无需关心内存的分配和释放，由于此工做都是交给Python解释器来执行，因此，析构函数的调用是由解释器在进行垃圾回收时自动触发执行的。

5. __call__

　　对象后面加括号，触发执行。

注：构造方法的执行是由建立对象触发的，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 Foo:

    def __init__(self):
        pass
    
    def __call__(self, *args, **kwargs):

        print '__call__'


obj = Foo() # 执行 __init__
obj()       # 执行 __call__，理论上这个方法是没法执行的，可是当对象的类中若是含有__call__函数时，就会执行类中的__call__函数。

6. __dict__

　　类或对象中的全部成员

上文中咱们知道：类的普通字段属于对象；类中的静态字段和方法等属于类，即：

class Province:

    country = 'China'

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

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

# 获取类的成员，即：静态字段、方法、
print Province.__dict__
# 输出：{'country': 'China', '__module__': '__main__', 'func': <function func at 0x10be30f50>, '__init__': <function __init__ at 0x10be30ed8>, '__doc__': None}

obj1 = Province('HeBei',10000)
print obj1.__dict__
# 获取 对象obj1 的成员
# 输出：{'count': 10000, 'name': 'HeBei'}

obj2 = Province('HeNan', 3888)
print obj2.__dict__
# 获取 对象obj1 的成员
# 输出：{'count': 3888, 'name': 'HeNan'}

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7. __str__

　　若是一个类中定义了__str__方法，那么在打印对象时，默认输出该方法的返回值。

class Foo:

    def __str__(self):
        return 'wupeiqi'


obj = Foo()
print obj
# 输出：wupeiqi

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八、__getitem__、__setitem__、__delitem__

用于索引操做，如字典。以上分别表示获取、设置、删除数据

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
 
class Foo(object):
 
    def __getitem__(self, key):
        print '__getitem__',key
 
    def __setitem__(self, key, value):
        print '__setitem__',key,value
 
    def __delitem__(self, key):
        print '__delitem__',key
 
 
obj = Foo()
 
result = obj['k1']      # 自动触发执行 __getitem__
obj['k2'] = 'wupeiqi'   # 自动触发执行 __setitem__
del obj['k1']           # 自动触发执行 __delitem__

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九、__getslice__、__setslice__、__delslice__

该三个方法用于分片操做，如：列表

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
 
class Foo(object):
 
    def __getslice__(self, i, j):
        print '__getslice__',i,j
 
    def __setslice__(self, i, j, sequence):
        print '__setslice__',i,j
 
    def __delslice__(self, i, j):
        print '__delslice__',i,j
 
obj = Foo()
 
obj[-1:1]                   # 自动触发执行 __getslice__
obj[0:1] = [11,22,33,44]    # 自动触发执行 __setslice__
del obj[0:2]                # 自动触发执行 __delslice__

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10. __iter__

用于迭代器，之因此列表、字典、元组能够进行for循环，是由于类型内部定义了 __iter__

class Foo(object):
    pass


obj = Foo()

for i in obj:
    print i
    
# 报错：TypeError: 'Foo' object is not iterable

第一步

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

class Foo(object):
    
    def __iter__(self):
        pass

obj = Foo()

for i in obj:
    print i

# 报错：TypeError: iter() returned non-iterator of type 'NoneType'

第二步

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

class Foo(object):

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

    def __iter__(self):
        return iter(self.sq)

obj = Foo([11,22,33,44])

for i in obj:
    print i

第三步

以上步骤能够看出，for循环迭代的实际上是 iter([11,22,33,44]) ，因此执行流程能够变动为：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
 
obj = iter([11,22,33,44])
 
for i in obj:
    print i

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

obj = iter([11,22,33,44])

while True:
    val = obj.next()
    print val

For 循环内部语法

11. __new__ 和 __metaclass__

阅读如下代码：

class Foo(object):
 
    def __init__(self):
        pass
 
obj = Foo()   # obj是经过Foo类实例化的对象

上述代码中，obj 是经过 Foo 类实例化的对象，其实，不只 obj 是一个对象，Foo类自己也是一个对象，由于在Python中一切事物都是对象。

若是按照一切事物都是对象的理论：obj对象是经过执行Foo类的构造方法建立，那么Foo类对象应该也是经过执行某个类的构造方法建立。

print type(obj) # 输出：<class '__main__.Foo'>     表示，obj 对象由Foo类建立
print type(Foo) # 输出：<type 'type'>              表示，Foo类对象由 type 类建立

因此，obj对象是Foo类的一个实例，Foo类对象是 type 类的一个实例，即：Foo类对象是经过type类的构造方法建立。

那么，建立类就能够有两种方式：

a). 普通方式

class Foo(object):
 
    def func(self):
        print 'hello wupeiqi'

b).特殊方式（type类的构造函数）

def func(self):
    print 'hello wupeiqi'
 
Foo = type('Foo',(object,), {'func': func})
#type第一个参数：类名
#type第二个参数：当前类的基类
#type第三个参数：类的成员

＝＝》类是由 type 类实例化产生

那么问题来了，类默认是由 type 类实例化产生，type类中如何实现的建立类？类又是如何建立对象？

答：类中有一个属性 __metaclass__，其用来表示该类由谁来实例化建立，因此，咱们能够为 __metaclass__ 设置一个type类的派生类，从而查看类建立的过程。

class MyType(type):

    def __init__(self, what, bases=None, dict=None):
        super(MyType, self).__init__(what, bases, dict)

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        obj = self.__new__(self, *args, **kwargs)

        self.__init__(obj)

class Foo(object):

    __metaclass__ = MyType

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

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        return object.__new__(cls, *args, **kwargs)

# 第一阶段：解释器从上到下执行代码建立Foo类
# 第二阶段：经过Foo类建立obj对象
obj = Foo()

View Code

设计模式

1. 单例模式

单例，顾名思义单个实例。在面向对象的开发中，如对数据库进行增删改查操做。咱们会建立一个类，针对不一样数据库，声称不一样对象，将各类参数传递给对象，这样就会在内存中存在大量的功能相同的实例。存在这些对象确定会消耗内存，若是对于这些功能相同的对象能够在内存中仅建立一个，须要时都去调用，那就会大大节省内存空间。所以单例模式应声而出。

经过面向对象的特性，构造出单例模式：

# ########### 单例类定义 ###########
class Foo(object):
 
    __instance = None
 
    @staticmethod
    def singleton():
        if Foo.__instance:
            return Foo.__instance
        else:
            Foo.__instance = Foo()
            return Foo.__instance
 
# ########### 获取实例 ###########
obj = Foo.singleton()

对于Python单例模式，建立对象时不能再直接使用：obj = Foo()，而应该调用特殊的方法：obj = Foo.singleton() 。

应用举例

#!/usr/bin/env python
#coding:utf-8
from wsgiref.simple_server import make_server

# ########### 单例类定义 ###########
class DbHelper(object):

    __instance = None

    def __init__(self):
        self.hostname = '1.1.1.1'
        self.port = 3306
        self.password = 'pwd'
        self.username = 'root'

    @staticmethod
    def singleton():
        if DbHelper.__instance:
            return DbHelper.__instance
        else:
            DbHelper.__instance = DbHelper()
            return DbHelper.__instance

    def fetch(self):
        # 链接数据库
        # 拼接sql语句
        # 操做
        pass

    def create(self):
        # 链接数据库
        # 拼接sql语句
        # 操做
        pass

    def remove(self):
        # 链接数据库
        # 拼接sql语句
        # 操做
        pass

    def modify(self):
        # 链接数据库
        # 拼接sql语句
        # 操做
        pass


class Handler(object):

    def index(self):
        obj =  DbHelper.singleton()
        print id(single)
        obj.create()
        return 'index'

    def news(self):
        return 'news'


def RunServer(environ, start_response):
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])
    url = environ['PATH_INFO']
    temp = url.split('/')[1]
    obj = Handler()
    is_exist = hasattr(obj, temp)
    if is_exist:
        func = getattr(obj, temp)
        ret = func()
        return ret
    else:
        return '404 not found'

if __name__ == '__main__':
    httpd = make_server('', 8001, RunServer)
    print "Serving HTTP on port 8001..."
    httpd.serve_forever()

Web应用实例-单例模式

总结：单利模式存在的目的是保证当前内存中仅存在单个实例，避免内存浪费！！！