Python学习之==>面向对象编程（二）

一、类的特殊成员

我们在Python学习之==>面向对象编程（一）中已经介绍过了构造方法和析构方法，构造方法是在实例化时自动执行的方法，而析构方法是在实例被销毁的时候被执行，Python类成员中还存在着一些具有特殊意义的方法，下面我们来一一介绍一下：

1、__doc__

表示类的描述信息

class Foo:
    '''
    描述类信息
    '''
    def func(self):
        pass

print(Foo.__doc__)  # 描述类信息

2、__module__ 和  __class__ 

__module__ 表示当前操作的对象在哪个模块

__class__ 表示当前操作的对象的类是什么

class C:
    def __init__(self):
        self.name = 'Jack'

from lib.practice import C

obj = C()
print(obj.__module__) # lib.practice，即模块
print(obj.__class__)  # <class 'lib.practice.C'>，即类

3、__init__

构造方法，类再实例化时自动执行的方法

class Foo:
    def __init__(self):
        print('init')

obj = Foo()  # init，自动执行类中的 __init__ 方法

4、__del__

析构方法，实例被销毁时自动执行的方法，一般可用于自动关闭文件、关闭连接、关闭数据库、删除测试数据等操作

import pymysql
class MyDb(object):
    def __init__(self,host,user,db,passwd,
                 port=3306,charset='utf8'):  # 构造函数
        try:
            self.conn = pymysql.connect(
                host=host,user=user,passwd=passwd,port=port,db=db,charset=charset,
                autocommit=True  # 自动提交
            )
        except Exception as e:
            print('数据库连接失败！:%s'%e)
        else:
            self.cur = self.conn.cursor(cursor=pymysql.cursors.DictCursor)

    def __del__(self):  # 析构函数,实例被销毁的时候执行
        self.cur.close()
        self.conn.close()
        print('数据库连接关闭')

    def ex_sql(self,sql):
        try:
            self.cur.execute(sql)
        except Exception as e:
            print('sql语句有问题：%s'%sql)
        else:
            self.res = self.cur.fetchall()
            return self.res

my = MyDb('118.24.3.40','jxz','jxz','123456')
my.ex_sql('select * from stu;')
print(my.res)  # 可以用实例属性取值
print(my.ex_sql('select * from stu;'))  # 也可以用实例方法的返回值
print('我是最后一行代码')   # 执行完最后这行代码后再执行析构函数

5、__dict__

将对象中封装的内容/成员通过字典的形式返回

class Foo():
    '''
    这个类是干啥的。。
    '''
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

obj = Foo('alex',99)
d = obj.__dict__   # 对象有__dict__方法，显示对象的所有成员
print(d)  # {'name': 'alex', 'age': 99}
ret = Foo.__dict__ # 类也有__dict__方法，显示类的所有成员
print(ret)# {'__module__': '__main__', '__doc__': '
    这个类是干啥的。。
    ', '__init__': <function Foo.__init__ at 0x000001EBA9FAF1E0>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Foo' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Foo' objects>}

6、__int__

如果一个类中定义了__int__方法，那么在打印对象时，默认输出该方法的返回值

class Foo:
    def __init__(self):  # 构造方法
        print('init')

    def __int__(self):
        return 1


obj = Foo()  # init,创建对象时自动执行构造方法
r = int(obj) # int后面加上一个对象(obj)，它就会自动执行对象(obj)当中的__int__方法，并将返回值赋给int对象(r是int的对象)
print(r)     # 1
print(type(r))# <class 'int'>，r是int类的对象

7、__str__

如果一个类中定义了__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 __init__(self):  # 构造方法
        print('init')

    def __str__(self):
        return 'niu'

obj = Foo()  #init,创建对象时自动执行构造方法
print(obj,type(obj))  # <__main__.Foo object at 0x00000236A19CD278> <class '__main__.Foo'>，obj的类型是Foo类
                      # niu <class '__main__.Foo'>，类中加上__str__()后的返回
# print()函数在执行时会自动调用对象中的__str__()方法，所以Foo类中加上__str__()方法之前显示为内存地址，加上__str__()方法之后，显示为__str__()方法的返回值‘niu’
# print(obj)相当于print(str(obj))
s = str(obj)  # str后面加上一个对象(obj)，它就会自动执行对象(obj)当中的__str__方法，并将返回值赋给str对象(s是str的对象)
print(s)

8、__add__

如果一个类中定义了__add__方法，那么在两个对象进行相加时，返回的是该方法的返回值

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

    def __add__(self, other):
        return self.age + other.age

obj1 = Foo('alex', 19)
obj2 = Foo('hiro', 55)
r = obj1 + obj2  # 两个对象相加时，自动执行第一个对象的__add__方法，并且将第二个对象当参数传入
print(r, type(r))# 74 <class 'int'>

9、__call__

对象后面加括号，触发执行类中的__call__方法

注：构造方法的执行是由创建对象触发的，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):  # 构造方法
        print('init')

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        print('call')


obj = Foo()  #init,创建对象时自动执行构造方法
obj()        #call,对象后面加括号直接调用类中的__call__()方法

10、__getitem__、__setitem__、__delitem__

用于索引、切片操作，如：列表、字典。以上三个方法分别获取、设置、删除数据

class Foo():

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

    def __getitem__(self, item):
        print(item + 10)

    def __setitem__(self, key, value):
        print(key, value)

    def __delitem__(self, key):
        print(key)

li = Foo('alex',99)
# 索引
li[8]          # 自动执行li对象的类中__getitem__方法，8当作参数传递给item
li[100] = 123  # 自动执行li对象的类中__setitem__方法，100和123当作参数传递给key和value
del li[99]     # 自动执行li对象的类中__delitem__方法，99当作参数传递给key

class Foo():

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

    def __getitem__(self, item):
        # 如果item是基本类型，int，str索引获取
        # 如果item类型是slice，切片
        print(type(item))
        if type(item) == slice: # 切片是slice类型
            print('切片处理')
            print(item.start)
            print(item.stop)
            print(item.step)
        else:
            print('索引处理')
    def __setitem__(self, key, value):
        print(type(key))
        if type(key) == slice:
            print('切片处理')
            print(key.start)
            print(key.stop)
            print(key.step)
        else:
            print('索引处理')

    def __delitem__(self, key):
        print(type(key))
        if type(key) == slice:
            print('切片处理')
            print(key.start)
            print(key.stop)
            print(key.step)
        else:
            print('索引处理')

li = Foo('alex',99)
# 切片
li[1:3:2]  # <class 'slice'>，切片处理，1 3 2
li[1:3:2] = [11,22] # <class 'slice'>，切片处理，1 3 2
del li[2:4:2] # <class 'slice'>，切片处理，2 4 2

11、__iter__

用于迭代器，之所以列表、字典、元组可以进行for循环，是因为类型内部定义了 __iter__方法

class Foo():

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

    def __iter__(self):
        return 'alex'

li = Foo('alex',18)
# 如果类中有__iter__方法，创建的类就是可迭代对象
# 对象.__iter__()方法的返回值是一个迭代器
for i in li.__iter__():
    # 1、执行li对象的类Foo类中的__iter__方法，并获取到其返回值alex，是一个可迭代对象
    # 2、通过li.__iter__()将返回值转换为迭代器
    # 3、然后进行循环
    print(i)  # a l e x
# for循环遇到迭代器，直接执行next()
# for循环遇到可迭代对象，先执行对象.__iter__()方法，再执行next()

12、metaclass和__new__

我们先来看一段代码：

class Foo:
    def __init__(self):
        pass

obj = Foo()
print(type(obj))  #<class '__main__.Foo'>，表示obj对象由Foo类创建
print(type(Foo))  #<class 'type'>，表示Foo类对象由type类创建

在Python中有一句话叫做：一切事物皆为对象。通过类实例化的对象是对象，而类本身也是一个对象。

通过上面这段代码以及执行结果来看，obj是通过Foo类创建的一个对象，而Foo类同样也是一个对象，它是通过type类创建的一个类对象。obj对象是通过执行Foo类的构造方法创建，那么Foo类对象是通过执行type类的构造方法创建。

那么，类的创建就有以下两种方式：

（1）普通方式

class Foo():
    def func(self):
        print(123)

obj = Foo()  # 实例化
obj.func()   # 调用对象中的方法

（2）特殊方式（type类的构造方法）

def function():
    print('Hello,world!!')

Foo = type('Foo',(object,), {'func':function})
# type第一个参数：类名
# type第二个参数：当前类的父类，这个类继承哪个类
# type第三个参数：类的成员
Foo.func()  # 调用类对象中的方法

那么，我们好奇的是既然类对象是由type类实例化产生的，那么type类内部是如何实现创建类的？类又是如何创建对象的呢？

创建类时，通过指定metaclass=派生类，用来表示该类由谁来实例化创建。所以，我们可以为metaclass设置一个type类的派生类，从而查看类创建的过程，如下：

1. 由MyType类来创建Foo类对象，执行MyType类中的__init__方法
2. 执行obj = Foo()，首先执行MyType类中的__call__方法
3. MyType类中的__call__方法又会调用Foo类中的__new__方法创建对象obj
4. 创建对象后再调用Foo类中的__init__方法（将obj对象当参数传入）

# type类内部实现创建类的，类创建对象
class MyType(type):
    def __init__(self,*args,**kwargs):
        print(123)
    def __call__(self, *args, **kwargs):
        print(456)
        obj = self.__new__(self,*args,**kwargs) # 调用Foo类中的__new__方法
        self.__init__(obj)

class Foo(object,metaclass=MyType): # 执行父类MyType类中的__init__方法
    def __init__(self):
        print(111)
    def __new__(cls, *args, **kwargs): # 创建obj对象
        print(789)
        return object.__new__(cls,*args,**kwargs)

# 第一阶段：解释器从上到下执行代码创建Foo类
# 第二阶段：通过Foo类创建object对象
obj = Foo()  # 执行MyType类中的__call__方法

二、反射

反射，主要指程序可以访问、检测和修改它本身状态或行为的一种能力。Python中面向对象中的反射则是指：通过字符串的形式操作对象中的成员。因Python中一切事物皆为对象，所以都可以使用反射。

1、hasattr：判断对象中是否有这个成员

class Foo:
    height = 180
    def __init__(self,name,age):
        self.name = name
        self.age = age
    def show(self):
        return '%s-%s'%(self.name,self.age)

obj = Foo('niu',99)
print(hasattr(obj,'name')) # True，obj对象中有name这个成员
print(hasattr(obj,'age'))  # True，obj对象中有age这个成员
print(hasattr(obj,'show')) # True，obj对象中有show这个成员
print(hasattr(obj,'long')) # False，obj对象中没有long这个成员

2、getattr：去对象中获取某个成员

class Foo:
    height = 180
    def __init__(self,name,age):
        self.name = name
        self.age = age
    def show(self):
        return '%s-%s'%(self.name,self.age)

obj = Foo('niu',99)
inp = input('>>>')   # 通过输入成员名来获取属性，这样更灵活
r = getattr(obj,inp) # 这里r可以是name，age，height，show等

直接操作一个类，类也是一个对象：

class Foo:
    height = 180
    def __init__(self,name,age):
        self.name = name
        self.age = age
    def show(self):
        return '%s-%s'%(self.name,self.age)

# 直接操作类，因为类也是一个对象
print(getattr(Foo,'height'))  # 180

操作文件，文件也是一个对象：

NAME = 'niu'

def func():
    return 'func'

class Foo:
    height = 180

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

    def show(self):
        return '%s-%s'%(self.name,self.age)

# 操作文件对象
import practice
r1 = getattr(practice,'NAME') # practice.py文件中的NAME常量
print(r1)  # niu
r2 = getattr(practice,'func') # practice.py文件中的func函数
print(r2())# func
cls = getattr(practice,'Foo') # practice.py文件中的Foo类
obj = cls('niuren',99)  # 实例化
print(obj) # <practice.Foo object at 0x0000022C19E9DA58>

3、setattr：给对象中设置一个成员

class Foo:
    height = 180

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

    def show(self):
        return '%s-%s'%(self.name,self.age)

obj = Foo('niu',99)
setattr(obj,'sex','男') # 给obj对象设置一个sex成员，值为‘男’
print(obj.sex)  # 男

4、delattr：删除对象中的成员

class Foo:
    height = 180

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

    def show(self):
        return '%s-%s'%(self.name,self.age)

obj = Foo('niu',99)
delattr(obj,'name')  # 删除obj对象中的name成员
print(obj.name)      # 'Foo' object has no attribute 'name'，Foo类中没有name成员了

5、反射的应用

def f1():
    return '首页'

def f2():
    return '新闻'

def f3():
    return '精华'

import practice
inp = input('请输入要查看的URL：')
if hasattr(practice,inp):  # 输入URL来判断practice文件是否存在相应的成员
    func = getattr(practice,inp)  # 如果有则获取这个成员
    result = func()
    print(result)
else:
    print('404')           # 如果不存在则返回404页面

三、单例模式

单例模式（Singleton Pattern）是一种常用的软件设计模式，该模式的主要目的是确保某一个类只有一个实例存在。当你希望在整个系统中，某个类只能出现一个实例时，单例对象就能派上用场。

比如，某个服务器程序的配置信息存放在一个文件中，客户端通过一个 AppConfig 的类来读取配置文件的信息。如果在程序运行期间，有很多地方都需要使用配置文件的内容，也就是说，很多地方都需要创建 AppConfig 对象的实例，这就导致系统中存在多个 AppConfig 的实例对象，而这样会严重浪费内存资源，尤其是在配置文件内容很多的情况下。事实上，类似 AppConfig 这样的类，我们希望在程序运行期间只存在一个实例对象。

class Foo:

    __v = None

    @classmethod
    def get_instance(cls):
        if cls.__v:
            return cls.__v
        else:
            cls.__v = Foo()
            return cls.__v

# 实例化时不需要再使用类名+括号，直接调用类方法get_instance
obj1 = Foo.get_instance()
print(obj1)  # <__main__.Foo object at 0x000001B0C8C0D278>
obj2 = Foo.get_instance()
print(obj2)  # <__main__.Foo object at 0x000001B0C8C0D278>
# 创建多个对象都是同一个内存地址，说明使用的是同一个对象