一、面向对象概述
要了解面向对象，就需要先了解面向过程的概念，那么什么是面向过程编程呢？最具代表性的就是C语言了，所谓面向过程编程就是在做一件事的时候，需要按步骤进行，第一步干什么，第二步干什么，这种编程方式适合问题规模较小，需要步骤化处理逻辑的业务。
了解了面向过程编程，那么就容易理解面向对象编程了，官方解释是一种认识世界、分析世界的方法论，将万事万物都抽象为类的方法。这种概念较为抽象不方便理解，以生活中的示例为例，所谓面向对象就是你吃鱼，你属于一个对象（实例），鱼也属于一个对象（实例），那么吃就是动作（方法）了。我们可以将具体的事物抽象成对象（实例）（人、鱼是有无数具体的个体抽象出来的），将动作抽象成方法，这种抽象方式就是面向对象编程，而python使用的正是这种编程方式。
之前面向对象有两个概念，类和对象。那么什么是类呢，类是一种抽象的概念，是万事万物的抽象，是一类事物共同特征的集合，也就是属性和方法的集合。现在又出来了属性和方法，所谓属性就是对象状态的抽象，用数据结构来描述，通俗来讲每个人都有名字、身高体重等信息，这些信息是个人的属性，但是，这些信息不属于特定的某一个人，它是抽象的概念，不能保留具体的值；所谓方法就是对象行为的抽象，用操作名和实现该操作的方法来描述，通俗来讲就是类中解决某一实现方法的功能。什么是对象呢？对象就是抽象的类的具体的实例，一个类可以有多个对象（实例），每个对象都有其特有的属性，可以通过具体的实例来实现自己需要实现的方法。
二、面向对象的三要素
1、封装
将数据和操作组装到一起，对外只暴露一些接口，通过接口去访问对象。通俗来讲就是你驾驶一辆汽车，不需要去了解汽车的构造细节，只需要知道使用什么部件怎么驾驶就可以了。
2、继承
可以继承父类的某些方法和属性，也可以重写父类的某些方法和属性实现个性化，多复用性。通俗来讲就是人类继承自动物类，孩子继承父母的特征。有单一继承和多继承。
3、多态
继承自动物类的人类，人类的“吃”操作和猫类的不同。这是面向对象编程最灵活的地方。
三、类的抽象
一、类的定义
1、语法：
1 class ClassName: 2 语句块
- 使用class关键字来定义一个类
- 类名必须使用大驼峰的方式来进行命名（每个单词的首字母大写）
- 类在定义完成后，就产生了一个类对象，绑定到了标识符ClassName上
2、举例
1 class MyClass: 2 """A example class""" 3 x = "abc" # 类属性，类变量 4 5 def foo(self): # 类属性，类方法 6 return "My Class" 7 8 9 print(MyClass.x) # abc 10 print(MyClass.foo) # <function MyClass.foo at 0x000000E545931840> 11 print(MyClass.__doc__) # A example class
- 类对象：类的定义就会生成一个类对象。
- 类属性：类中的变量和方法都是类的属性。
- 可以通过类名直接调用其中的属性，x、foo都是类的属性，__doc__也是属性。
- foo是方法对象method，不是普通的函数对象function了，它一般要求至少有一个参数，第一个参数就是self（标识符，可以换其他名字，但是不建议换，规范），这个参数位置就留给了self，self指代当前实例本身。
四、实例化
抽象出来的类，可以通过具体的实例来实现特有的属性和方法，下面来演示实现类的实例化。
a = ClassName() # 实例化
使用上面的语法，就调用了类的实例化方法，完成实例化，创建了一个该类的对象（实例），例如：
tom = Person()
jerry = Person()
上面的tom、jerry都是类Person的实例，它们两个是不同的实例，即使使用同样的参数实例化，得到的也是不同的对象。
在实例化之后，会自动调用__init__方法进行初始化。
1、__init__方法
对实例进行初始化，MyClass()实际上调用的就是__init__(self)方法，可以不去定义，它会隐式去调用这个方法。演示如下：
class MyClass: def __init__(self): print("实例化之后调用init方法") MyClass() # 实例化之后调用init方法
init可以传递多个参数，注意第一个位置必须是self，并且不能有返回值。可以通过实例化后的对象去调用类中的属性：
class Person: def __init__(self, name, age): self.name = name # 将实例化传递进来的参数赋值给类属性 self.age = age def showage(self): print("{} is {}".format(self.name, self.age)) # 通过self可以获取该类的属性 tom = Person("tom", 22) # 实例化 jerry = Person("jerry", 23) # 通过实例化后的对象可以调用其属性 print(tom.name, jerry.name) # tom jerry jerry.age += 1 print(jerry.age) # 24 jerry.showage() # jerry is 24
2、实例变量和类变量
实例变量是每一个实例自己独有的，通过类名是访问不到的；类变量是所有实例共享的属性和方法，其实例都可以访问：
class Person: age = 3 # 类变量 def __init__(self, name): self.name = name # 实例变量 tom = Person("tom") jerry = Person("jerry") print(tom.name, tom.age) # tom 3 print(jerry.name, jerry.age) # jerry 3 Person.age = 30 print(Person.age, tom.age, jerry.age) # 30 30 30
3、对象的特殊属性
每一个对象都拥有不同的属性，函数、类都是对象，类的实例也是对象。
| 特殊属性 | 含义 |
| __name__ | 对象名 |
| __class__ | 对象的类型 |
| __dict__ | 对象的属性的字典 |
| __qualname__ | 类的限定名 |
举例如下：
class Person: age = 3 # 类变量 def __init__(self, name): self.name = name # 实例变量 # 类的属性 print(Person.__class__.__name__) # type print(sorted(Person.__dict__.items())) # [('__dict__', <attribute '__dict__' of 'Person' objects>), ('__doc__', None), ('__init__', <function Person.__init__ at 0x0000008C5F541840>), ('__module__', '__main__'), ('__weakref__', <attribute '__weakref__' of 'Person' objects>), ('age', 3)] # 实例的属性 tom = Person("tom") print(tom.__class__.__name__) # Person print(sorted(tom.__dict__.items())) # [('name', 'tom')] # 通过实例访问类的属性 print(tom.__class__.__name__) # Person print(sorted(tom.__class__.__dict__.items())) # [('__dict__', <attribute '__dict__' of 'Person' objects>), ('__doc__', None), ('__init__', <function Person.__init__ at 0x0000008C5F541840>), ('__module__', '__main__'), ('__weakref__', <attribute '__weakref__' of 'Person' objects>), ('age', 3)]
实例属性的查找顺序：实例会先找自己的__dict__，如果没有然后通过属性__class__找到自己的类，再去类的__dict__中去找。
五、类装饰器
本质上是为类对象动态增加了一个属性，而Person这个标识符指向这个类对象。
def add_name(name): def wrapper(cls): cls.name = name return cls return wrapper @add_name("tom") class Person: age = 3 print(Person.name) # tom
六、类方法和静态方法
静态方法，不需要实例。静态方法主要是用来存放逻辑性的代码，主要是一些逻辑属于类，但是和类本身没有交互，即在静态方法中，不会涉及到类中的方法和属性的操作。可以理解为将静态方法存在此类的名称空间中。
类方法是将类本身作为对象进行操作的方法。他和静态方法的区别在于：不管这个方式是从实例调用还是从类调用，它都用第一个参数把类传递过来。
class Person: AGE = 20 @classmethod def class_method(cls): print("class method") cls.AGE = 170 @staticmethod def static_method(): print("static method") Person.class_method() # class method Person.static_method() # static method print(Person.__dict__) # {'__doc__': None, 'static_method': <staticmethod object at 0x0000008CC02BAEF0>, 'AGE': 170, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Person' objects>, '__module__': '__main__', '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Person' objects>, 'class_method': <classmethod object at 0x0000008CC029D470>}
七、访问控制
1、私有变量
使用双下划线开头的属性名，就是私有属性。将属性设为私有，让外部访问不到，其本质就是将该属性名改名，改为（_类名__变量名），使用原来的属性名就访问不到了。那么如何去访问这个私有属性呢，可以通过方法来访问该私有属性。
class Person: def __init__(self, name, age=18): self.name = name self.__age = age def growup(self, i=1): if i>0 and i<100: self.__age += 1 # 私有属性通过方法去访问 def getage(self): return self.__age tom = Person("tom") tom.growup(20) # print(tom.__age) # AttributeError: 'Person' object has no attribute '__age' print(tom.__dict__) # {'name': 'tom', '_Person__age': 19} print(tom.getage()) # 19
2、私有方法
私有方法的本质和私有变量的本质一样，只是将方法的名称改变（_类名__方法名）
class Person: def __init__(self, name, age=18): self.name = name self.__age = age # 保护方法，约定，没有改名 def _getage(self): return self.__age # 私有方法，改名 def __getage(self): return self.__age tom = Person("tom") print(tom._getage()) # 18 # print(tom.__getage()) # AttributeError: 'Person' object has no attribute '__getage' print(tom.__class__.__dict__) # {'__dict__': <attribute '__dict__' of 'Person' objects>, 'growup': <function Person.growup at 0x0000000935BC1A60>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Person' objects>, '__doc__': None, '__init__': <function Person.__init__ at 0x0000000935BC1840>, '_Person__getage': <function Person.__getage at 0x0000000935BC1AE8>, '__module__': '__main__'} print(tom._Person__getage()) # 18
3、保护变量、方法
在变量或者方法名前面加上单下划线，就是保护变量、方法。这种变量或者方法可以直接访问，并没有改名，这只是开发者共同的约定，看到这种变量就如同私有变量，不要直接使用。
class Person: def __init__(self, name, age=18): self.name = name self._age = age # 保护变量 # 保护方法，约定，没有改名 def _getage(self): return self._age tom = Person("tom") print(tom._age) # 18 print(tom._getage()) # 18 print(tom.__dict__) # {'_age': 18, 'name': 'tom'} print(Person.__dict__) # {'__module__': '__main__', '__doc__': None, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Person' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Person' objects>, '__init__': <function Person.__init__ at 0x000000E3DB071840>, '_getage': <function Person._getage at 0x000000E3DB071A60>}
八、补丁
在运行时，对属性、方法、函数等进行动态替换。补丁往往是为了通过替换，修改来增强、扩展原有代码的能力。
# t1(原代码) class Person: def get_score(self): ret = {"English": 78, "Chinese": 100, "History": 89} return ret
# t2（打补丁) from t_class.t1 import Person # 要修改的内容 def get_score(self): return dict(name=self.__class__.__name__, English=88, Chinese=38, History=100) # 打补丁 def monkeypatchPerson(): Person.get_score = get_score if __name__ == '__main__': monkeypatchPerson() print(Person().get_score())
九、属性装饰器
一般好的设计是将实例的属性保护起来，不让外部去直接访问，外部使用getter和setter方法去获取和设置属性。
class Person: def __init__(self, name, age): self.name = name self.__age = age @property def age(self): return self.__age @age.setter def age(self, age): self.__age = age @age.deleter def age(self): del self.__age print("del age") tom = Person("tom", 22) print(tom.age) # 22 tom.age = 18 print(tom.age) # 18 del tom.age # del age
- 使用property装饰器的时候这三个方法同名
- property装饰器：它就是getter，这个必须有，有了它至少是只读属性
- setter装饰器：接收两个参数，第一个是self，第二个是要修改的值，有了它属性可写
- deleter装饰器：删除属性，很少用