Python教程：类与类之间的关系

一.类与类之间的依赖关系

大千世界, 万物之间皆有规则和规律,我们的类和对象是对大千世界中的所有事物进行归类,那事物之间存在着相对应的关系,类与类之间也同样如此,在面向对象的世界中. 类与类中存在以下关系:

　　1. 依赖关系

　　2. 关联关系

　　3. 组合关系

　　4. 聚合关系

　　5. 继承关系

　　6. 实现关系

由于python是一门弱类型编程语言,并且所有的对象之间其实都是多态的关系,也就是说,所有的东西都可以当做对象来使用, 所以我们在写代码的时候很容易形成以上关系.首先,我们先看第一种, 也是这些关系中紧密程度最低的一个, 依赖关系.

首先, 我们设计一个场景,还是最初的那个例子,要把大象装冰箱,注意,在这个场景中, 其实是存在了两种事物的, 一个是大象, 大象负责整个事件的掌控者, 还有一个是冰箱, 冰箱负责被大象操纵.

首先, 写出两个类, 一个是大象类, 一个是冰箱类

class Elphant:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    def open(self):
        '''
        开门
        :return :return:
        '''
        pass
    def close(self):
        '''
        关门
        :return :return:
        '''
        pass
class Refrigerator:
  
    def open_door(self):
        print("冰箱门被打开了")
  
    def close_door(self):
        print("冰箱门被关上了")    

冰箱的功能非常简单, 只要会开门关门就行了. 但是大象就没那么简单了,想想,大象开门和关门的时候是不是要先找个冰箱啊, 然后呢? 打开冰箱门,是不是打开刚才找到的那个冰箱门, 然后装自己,最后呢? 关冰箱门, 注意, 关的是刚才那个冰箱吧. 也就是说, 开门和关门用的是一个冰箱,并且大象有更换冰箱的权利, 想进哪个冰箱就进哪个冰箱. 这时, 大象类和冰箱类的关系并没有那么的紧密,因为大象可以指定任何一个冰箱. 接下来,我们把代码完善一下.

class Elphant:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    def open(self, ref):
        print("大象要开门了. 默念三声. 开!")
        # 由外界传递进来一个冰箱, 让冰箱开门, 这时大象不用背着冰箱到处跑.
        # 类与类之间的关系也就不那么的紧密了, 换句话说, 只要是有open_door()方法的对象.  都可以接收运行
        ref.open_door()
  
    def close(self, ref):
        print("大象要关门了. 默念三声. 关!")
        pass
    def take(self):
        print("钻进去")
 
class Refrigerator:
    def open_door(self):
        print("冰箱门被打开了")
    def close_door(self):
        print("冰箱门被关上了")
# 造冰箱
r = Refrigerator()
# 造大象
el = Elphant("神奇的大象")
el.open(r) # 注意,此时是把一个冰箱作为参数传递进去了,也就是说,大象可以指定任何一个冰箱.
el.take()
el.close(r)

此时我们说, 大象和冰箱之间就是依赖关系,我用着你,但是你不属于我, 这种关系是最弱的.比如,公司和雇员之间,对于正式员工, 肯定要签订劳动合同, 还得小心伺候着,但是如果是兼职,那无所谓,需要了你就来,不需要你就可以拜拜了. 这里的兼职(临时工) 就属于依赖关系,我用你但是你不属于我.

二.关联关系.组合关系.聚合关系

其实这三个在代码上写法是一样的. 但是, 从含义上是不一样的.

1. 关联关系: 两种事物必须是互相关联的,但是在某些特殊情况下是可以更改和更换的

2. 聚合关系: 属于关联关系中的一种特例,侧重点是xxx和xxx聚合成xxx. 各自有各自的声明周期, 比如电脑,电脑里有CPU, 硬盘, 内存等等,电脑挂了, CPU还是好的,还是完整的个体

3. 组合关系: 属于关联关系中的一种特例, 写法上差不多,组合关系比聚合还要紧密,比如人的大脑, 心脏, 各个器官. 这些器官组合成一个人. 这时人如果挂了,其他的东西也跟着挂了.
   首先我们看关联关系: 这个最简单,也是最常用的一种关系. 比如,大家都有男女朋友,男人关联着女朋友,女人关联着男朋友. 这种关系可以是互相的, 也可以是单方面的.

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class Boy:
    def __init__(self, name, girlFriend=None):
        self.name = name
        self.girlFriend = girlFriend
 
    def have_a_dinner(self):
        if self.girlFriend:
            print("%s 和 %s⼀起去吃晚餐" % (self.name, self.girlFriend.name))
        else:
            print("单身狗. 吃什么饭")
 
class Girl:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
 
b = Boy("alex")
b.have_a_dinner()
 
# 突然牛B了. 找到女朋友了
g = Girl("如花")
b.girlFriend = g # 有女朋友了. 6666
b.have_a_dinner()
 
gg = Girl("李小花")
bb = Boy("wusir", gg) # 娃娃亲. 出生就有女朋友. 服不服
 
bb.have_a_dinner() # 多么幸福的一家
 
# 突然.bb失恋了. 娃娃亲不跟他好了
bb.girlFriend = None
 
bb.have_a_dinner() # 又单身了

注意,此时Boy和Girl两个类之间就是关联关系,两个类的对象紧密联系着, 其中一个没有了,另一个就孤单的不得了, 关联关系, 其实就是我需要你, 你也属于我,这就是关联关系. 像这样的关系有很多很多,比如,学校和老师之间的关系.

• School --- 学校

• Teacher--- 老师

老师必然属于一个学校,换句话说,每个老师肯定有一个指定的工作机构, 就是学校. 那老师的属性中必然关联着学校

class School:
    def __init__(self, name, address):
        self.name = name
        self.address = address
 
class Teacher:
    def __init__(self, name, school=None):
        self.name = name
        self.school = school
 
s1 = School("北京", "沙河")
s2 = School("上海", "迪士尼")
s3 = School("深圳", "南山区法院")
t1 = Teacher("白金", s1)
t2 = Teacher("黄金", s1)
t3 = Teacher("白银", s2)
t4 = Teacher("青铜", s3)
 
# 找到青铜所在的地址
print(t4.school.address)

想想, 这样的关系如果反过来,一个老师可以选一个学校任职, 那反过来, 一个学校有多少老师呢? 一堆吧? 这样的关系如何来描述呢?

class School:
    def __init__(self, name, address):
        self.name = name
        self.address = address
        self.t_list = [] # 每个学校都应该有一个装一堆老师的列表
 
    def add_teacher(self, teacher):
        self.t_list.append(teacher)
 
class Teacher:
    def __init__(self, name, school=None):
        self.name = name
        self.school = school
s1 = School("北京", "沙河")
s2 = School("上海", "迪士尼")
s3 = School("深圳", "南山区法院")
 
t1 = Teacher("白金", s1)
t2 = Teacher("黄金", s1)
t3 = Teacher("白银", s2)
t4 = Teacher("青铜", s3)
 
s1.add_teacher(t1)
s1.add_teacher(t2)
s1.add_teacher(t3)
 

for t in s1.t_list:
    print(t.name)    

好了,这就是关联关系,当我们在逻辑上出现了, 我需要你,你还得属于我,这种逻辑就是关联关系. 那注意,这种关系的紧密程度比上面的依赖关系要紧密的多,为什么呢? 想想吧

至于组合关系和聚合关系,其实代码上的差别不大,都是把另一个类的对象作为这个类的属性来传递和保存, 只是在含义上会有些许的不同而已.

三.继承关系

在面向对象的世界中存在着继承关系,我们现实中也存在着这样的关系, 我们说过,x是一种y, 那x就可以继承y. 这时理解层面上的,如果上升到代码层面,我们可以这样认为, 子类在不影响父类的程序运行的基础上对父类进行的扩充和扩展. 这里我们可以把父类称为超类或者基类,子类被称为派生类.

首先, 类名和对象默认是可以作为字典的key的

class Foo:
    def __init__(self):
        pass
    def method(self):
        pass
    # __hash__ = None
 
print(hash(Foo))
print(hash(Foo()))

既然可以hash, 那就是说字典的key可以是对象或者类

dic = {}
dic[Foo] = 123
dic[Foo()] = 456
print(dic) # {<class '__main__.Foo'>: 123, <__main__.Foo object at0x103491550>: 456}

虽然显示的有点儿诡异,但是是可以用的.

接下来,我们来继续研究继承上的相关内容. 在本节中主要研究一下self,记住,不管方法之间如何进行调用, 类与类之间是何关系, 默认的self都是访问这个方法的对象.

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class Base:
    def __init__(self, num):
        self.num = num
 
    def func1(self):
        print(self.num)
 
class Foo(Base):
    pass
 
obj = Foo(123)
obj.func1() # 123 运行的是Base中的func1

继续:

class Base:
    def __init__(self, num):
        self.num = num
 
    def func1(self):
        print(self.num)
 
class Foo(Base):
    def func1(self):
        print("Foo. func1", self.num)
 
obj = Foo(123)
obj.func1() # Foo. func1 123 运行的是Foo中的func1

再来:

class Base:
    def __init__(self, num):
        self.num = num
 
    def func1(self):
        print(self.num)
        self.func2()
 
    def func2(self):
        print("Base.func2")
 
class Foo(Base):
    def func2(self):
        print("Foo.func2")
 
obj = Foo(123)
obj.func1() # 123 Foo.func2 func1是Base中的 func2是子类中的

总结:self在访问方法的顺序: 永远先找自己的,自己的找不到再找父类的.

接下来. 来难得:

class Base:
    def __init__(self, num):
        self.num = num
 
    def func1(self):
        print(self.num)
        self.func2()
 
    def func2(self):
        print(111, self.num)
 
class Foo(Base):
    def func2(self):
        print(222, self.num)
 
lst = [Base(1), Base(2), Foo(3)]
for obj in lst:
    obj.func2() # 111 1 | 111 2 | 222 3

再来,还不够绕.

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class Base:
    def __init__(self, num):
        self.num = num
 
    def func1(self):
        print(self.num)
        self.func2()
 
    def func2(self):
        print(111, self.num)
 
class Foo(Base):
    def func2(self):
        print(222, self.num)
 
lst = [Base(1), Base(2), Foo(3)]
for obj in lst:
 obj.func1() # 拿笔来吧. 好好算

结论: self就是你访问方法的那个对象,先找自己, 然后在找父类的

四.类中的特殊成员

什么是特殊成员呢? __init_()就是一 个特殊的成员,说白了,带双下划线的那一坨,这些方法在特殊的场景的时候会被自动的执行. 比如,

1. 类名() 会自动执行__init__()

2. 对象() 会自动执行__call__()

3. 对象[key] 会自动执行__getitem__()

4. 对象[key] = value 会自动执行__setitem__()

5. del 对象[key] 会自动执行 __delitem__()

6. 对象+对象 会自动执行 __add__()

7. with 对象 as 变量 会自动执行__enter__ 和__exit__

8. 打印对象的时候 会自动执行 __str__

9. 干掉可哈希 __hash__ == None 对象就不可哈希了.

10. abs(对象) 会自动执行__abs__()

11. bool(对象)会自动执行__bool__()

12. bytes(对象)会自动执行__bytes__()

13. float(对象)会自动执行__float__()

14. int(对象)会自动执行__int__()

15. 对象.index()会自动执行__index__()

16. len(对象)会自动执行__len__()

17. next() 会自动执行__next__()

18. repr()会自动执行__repr__()

19. round(对象)会自动执行__round__()

20. copy.对象会自动执行__copy__()

创建对象的真正步骤:

首先, 在执行类名()的时候,系统会自动先执行__new__()来开辟内存. 此时新开辟出来的内存区域是空的, 紧随其后, 系统自动调用__init__()来完成对象的初始化工作,按照时间轴来算.

1. 加载类

2. 开辟内存(__new__)

3. 初始化(__init__)

4. 使用对象干xxxxxxxxx

类似的操作还有很多很多,我们不需要完全刻意的去把所有的特殊成员全都记住,实战中也用不到那么多, 用到了查就是了.