Python面向对象中的继承、多态和封装

Python面向对象中的继承、多态和封装

1、面向对象的三大特性

1. 封装：把不少数据封装到⼀个对象中，把固定功能的代码封装到⼀个代码块， 函数，对象， 打包成模块。 这都属于封装思想。
2. 继承：⼦类能够⾃动拥有⽗类中除了私有属性外的其余全部内容。 说⽩了， ⼉⼦能够随便⽤爹的东⻄。
3. 多态： 同⼀个对象， 多种形态。在Python中到处是多态，由于在Python中一个变量能够是多种形态。

2、封装

封装，顾名思义，就是将某些东西给封装起来，之后想要使用的时候再去调用。

因此，在使用面向对象的封装特性时须要：① 将内容封装到某处 ② 调用时从某处取出来

封装分为两部分：

1. 广义上的封装：实例化一个对象,给对象空间封装一些属性。
2. 狭义上的封装：私有制。私有成员：私有静态属性，私有方法，私有对象属性。

咱们先看广义上的封装：

1. 将内容封装到某处

   class MyClass:
       def __init__(self, name, age):
           self.name = name
           self.age = age
   
   
   # 在实例化对象时，会自动执行__init__方法，将对象空间传递给self这个位置参数
   obj = MyClass("oldniu", 20)
   # 将"oldniu" 和 20 分别封装到obj（self）的name和age属性中

2. 从某处调用封装的内容

   调用被封装的内容时，有两种方式：① 经过对象直接调用 ② 经过self间接调用

   1. 经过对象直接调用

      class MyClass:
          def __init__(self, name, age):
              self.name = name
              self.age = age
      
      
      obj = MyClass("oldniu", 20)
      print(obj.name)     # 经过obj对象直接调用里面的name属性
      print(obj.age)      # 经过obj对象直接调用里面的age属性

   2. 经过self间接调用

      class MyClass:
          def __init__(self, name, age):
              self.name = name
              self.age = age
      
          def func(self):
              print(self.name)    # 使用self间接调用obj对象中的name属性
              print(self.age)     # 使用self间接调用obj对象中的age属性
      
      
      obj = MyClass("oldniu", 20)
      obj.func()  # 对象执行方法时Python会默认将obj传给参数self

   综上所述，对于面向对象广义上的封装来讲，其实就是使用初始化方法将内容封装到 对象 中，而后经过对象直接或者self间接获取被封装的内容。

   咱们再看狭义上的封装

   1. 私有静态属性

      class MyClass:
          __gender = "男"  # 私有静态属性
      
          def __init__(self, name, age):
              self.name = name
              self.age = age
      
          def get_gender(self):
              return self.__gender    # 在类的内部能够访问私有静态属性
      
      # print(MyClass.__gender)     # 类名不能直接访问私有静态属性
      
      obj = MyClass("oldniu", 20)
      # print(obj.__gneder)         # 对象不能访问私有静态属性
      
      print(obj.get_gender())     # 男

      对于私有静态字段来讲，只能在本类中内部访问，类的外部，子类均不可访问。

      tips：其实在类的外部能够经过使用_MyClass__gender访问私有静态属性，可是通常咱们不会去使用。

   2. 私有方法

      class MyClass:
      
          def __init__(self, name, age):
              self.name = name
              self.age = age
      
          def __func(self):
              print("666666")
      
          def func(self):
              self.__func() 类内部访问静态方法
      
      
      obj = MyClass("dogfa", 20)
      obj.func()
      # 私有方法和私有静态字段同样，只能在本类中内部访问，类的外部和子类均不课访问。

   3、继承

   什么是继承？⼦类能够⾃动拥有⽗类中除了私有属性外的其余全部内容就是继承。

   1. 继承的优势
      1. 提升代码的复用性
      2. 提升代码的维护性
      3. 使类与类之间发生关联
   2. 继承的分类
      1. 单继承
      2. 多继承

   咱们先来看单继承

   1. 类名，对象执行父类方法

      # 定义一个Animal父类
      class Animal:
          type_name = "动物类"
      
          def __init__(self, name):
              self.name = name
      
          def eat(self):
              print("吃吃吃...")
      
      # 继承于Animal类
      class Dog(Animal):
          pass
      
      # 类名调用父类的属性和方法
      print(Dog.type_name)
      Dog.eat(111)
      
      # 对象调用父类的属性和方法
      dog = Dog("二哈")   # 调用父类的__init__方法实例化对象
      print(dog.name)
      print(dog.type_name)
      dog.eat()
      print(dog.__dict__)

   2. 执行顺序

      1. 实例化对象时必须执行__init__方法，类中没有，从父类找，父类没有，从object类中找。
      2. 先要执行本身类中的eat方法，本身类没有才能执行父类中的方法。

   3. 同时执行类及父类方法

      方法一：

      若是想执行父类的func方法，这个方法而且子类中夜用，那么就在子类的方法中写上：

      父类.func(对象,其余参数)

      class Animal:
          type_name = "动物类"
      
          def __init__(self, name, age, gender):
              self.name = name
              self.age = age
              self.gender = gender
      
          def eat(self):
              print("吃吃吃...")
      
      class Bird(Animal):
          def __init__(self, name, age, gender, wing):        
              Animal.__init__(self, name, age, gender)    # 执行了父类的__init__方法进行初始化
              self.wing = wing    # 给对象封装wing属性
      
      obj = Bird("鹦鹉", 3, "雌", "翅膀")
      print(obj.__dict__)
      # {'name': '鹦鹉', 'age': 3, 'gender': '雌', 'wing': '翅膀'}

      方法二：

      利用super，super().func(参数)

      class Animal:
          type_name = "动物类"
      
          def __init__(self, name, age, gender):
              self.name = name
              self.age = age
              self.gender = gender
      
          def eat(self):
              print("吃吃吃...")
      
      class Bird(Animal):
          def __init__(self, name, age, gender, wing):
              super().__init__(name, age, gender)    # 使用super会自动将self传给父类
              self.wing = wing    # 给对象封装wing属性
      
      obj = Bird("鹦鹉", 3, "雌", "翅膀")
      print(obj.__dict__)
      # {'name': '鹦鹉', 'age': 3, 'gender': '雌', 'wing': '翅膀'}

   再来看看多继承

   在多继承中要补充一点，在这里要注意类的种类。类能够分为经典类和新式类。

   新式类：继承object类的类称为新式类。在Python3中默认都是继承object类，因此默认全部类都是新式类。

   经典类：不继承object类的类称为经典类。在Python2中默认使用经典类，固然也能够本身手动继承object类来达到变成经典类的目的。

   1. 经典类的多继承

      在Python的继承体系中， 咱们能够把类与类继承关系化成⼀个树形结构的图。

      class A:
          pass
      class B(A):
          pass
      class C(A):
          pass
      class D(B, C):
          pass
      class E:
          pass
      class F(D, E):
          pass
      class G(F, D):
          pass
      class H:
          pass
      class Foo(H, G):
          pass

      对付这种mro画图就能够：

      继承关系图已经有了，那如何进⾏查找呢? 记住⼀个原则， 在经典类中采⽤的是深度优先遍历⽅案。 什么是深度优先，就是⼀条路走到头， 而后再回来， 继续找下⼀个。

      类的MRO: Foo-> H -> G -> F -> E -> D -> B -> A -> C

   2. 新式类的继承

      1. mro序列

         MRO是一个有序列表L，在类被建立时就计算出来。
         通用计算公式为：

         mro(Child(Base1，Base2)) = [ Child ] + merge( mro(Base1), mro(Base2), [ Base1, Base2] )
         （其中Child继承自Base1, Base2）

         若是继承至一个基类：class B(A)
         这时B的mro序列为

         mro( B ) = mro( B(A) )
         = [B] + merge( mro(A) + [A] )
         = [B] + merge( [A] + [A] )
         = [B,A]

         若是继承至多个基类：class B(A1, A2, A3 …)
         这时B的mro序列

         mro(B) = mro( B(A1, A2, A3 …) )
         = [B] + merge( mro(A1), mro(A2), mro(A3) ..., [A1, A2, A3] )
         = ...

         计算结果为列表，列表中至少有一个元素即类本身，如上述示例[A1,A2,A3]。merge操做是C3算法的核心。

      2. 表头和表位

         表头：
         　　列表的第一个元素

         表尾：
         　　列表中表头之外的元素集合（能够为空）

         示例
         　　列表：[A, B, C]
         　　表头是A，表尾是B和C

      3. 列表之间的+操做

         +操做：

         [A] + [B] = [A, B]
         （如下的计算中默认省略）
         ---------------------

         merge操做示例：

         如计算merge( [E,O], [C,E,F,O], [C] )
         有三个列表 ：  ①      ②          ③
         
         1 merge不为空，取出第一个列表列表①的表头E，进行判断                              
            各个列表的表尾分别是[O], [E,F,O]，E在这些表尾的集合中，于是跳过当前当前列表
         2 取出列表②的表头C，进行判断
            C不在各个列表的集合中，于是将C拿出到merge外，并从全部表头删除
            merge( [E,O], [C,E,F,O], [C]) = [C] + merge( [E,O], [E,F,O] )
         3 进行下一次新的merge操做 ......
         ---------------------

         计算mro(A)方式：

         mro(A) = mro( A(B,C) )
         
         原式= [A] + merge( mro(B),mro(C),[B,C] )
         
           mro(B) = mro( B(D,E) )
                  = [B] + merge( mro(D), mro(E), [D,E] )  # 多继承
                  = [B] + merge( [D,O] , [E,O] , [D,E] )  # 单继承mro(D(O))=[D,O]
                  = [B,D] + merge( [O] , [E,O]  ,  [E] )  # 拿出并删除D
                  = [B,D,E] + merge([O] ,  [O])
                  = [B,D,E,O]
         
           mro(C) = mro( C(E,F) )
                  = [C] + merge( mro(E), mro(F), [E,F] )
                  = [C] + merge( [E,O] , [F,O] , [E,F] )
                  = [C,E] + merge( [O] , [F,O]  ,  [F] )  # 跳过O，拿出并删除
                  = [C,E,F] + merge([O] ,  [O])
                  = [C,E,F,O]
         
         原式= [A] + merge( [B,D,E,O], [C,E,F,O], [B,C])
             = [A,B] + merge( [D,E,O], [C,E,F,O],   [C])
             = [A,B,D] + merge( [E,O], [C,E,F,O],   [C])  # 跳过E
             = [A,B,D,C] + merge([E,O],  [E,F,O])
             = [A,B,D,C,E] + merge([O],    [F,O])  # 跳过O
             = [A,B,D,C,E,F] + merge([O],    [O])
             = [A,B,D,C,E,F,O]
         ---------------------

3、多态

多态：同一个对象，多种形态。

因为Python是弱类型语言， 在定义变量和传参的时候能够是任意形态的值，因此Python默认支持多态。

鸭子类型：你看起来像鸭子，那就是鸭子。

对相同的功能设定了相同的名字，这样方便开发，这两个方法就能够互成为鸭子类型。好比list、tuple、str都有index()方法，这就是互称为鸭子类型。