面向对象进阶

1.1 面向对象编程

面向过程编程:类似于工厂的流水线

• 优点:逻辑清晰
• 缺点:扩展性差

面向对象编程:核心是对象二字,对象属性和方法的集合体,面向对象编程就是一堆对象交互

• 优点:扩展性强
• 缺点:逻辑非常乱

1.2 类与对象

• 对象:属性和方法的集合体
• 类:一系列相同属性和方法的集合体

现实世界中先有对象后有类,python中先有类,再实例化出对象

一、什么是继承

• 继承是一种新建类的方式，新建的类称为子类，被继承的类称为父类
• 继承的特性是：子类会遗传父类的属性
• 继承是类与类之间的关系

二、为什么用继承

• 使用继承可以减少代码的冗余

三、对象的继承

• Python中支持一个类同时继承多个父类

class Parent1:
    pass


class Parent2:
    pass


class Sub1(Parent1, Parent2):
    pass

• 使用__bases__方法可以获取对象继承的类

print(Sub1.__bases__)
(<class '__main__.Parent1'>, <class '__main__.Parent2'>)

• 在Python3中如果一个类没有继承任何类，则默认继承object类
• 在Python2中如果一个类没有继承任何类，不会继承object类

print(Parent1.__bases__)
(<class 'object'>,)

四、类的分类

• 后面会详细解释类的分类，目前仅做了解

4.1 新式类

• 继承了object的类以及该类的子类，都是新式类
• Python3中所有的类都是新式类

4.2 经典类

• 没有继承object的类以及该类的子类，都是经典类
• 只有Python2中才有经典类

五、继承与抽象

继承描述的是子类与父类之间的关系，是一种什么是什么的关系。要找出这种关系，必须先抽象再继承，抽象即抽取类似或者说比较像的部分。

抽象分成两个层次：

1. 将奥巴马和梅西这俩对象比较像的部分抽取成类；
2. 将人，猪，狗这三个类比较像的部分抽取成父类。

抽象最主要的作用是划分类别（可以隔离关注点，降低复杂度），如下图所示：

继承：基于抽象的结果，通过编程语言去实现它，肯定是先经历抽象这个过程，才能通过继承的方式去表达出抽象的结构。

抽象只是分析和设计的过程中，一个动作或者说一种技巧，通过抽象可以得到类，如下图所示：

六、继承的应用

• 牢记对象是特征与功能的集合体，我们可以拿选课系统举例

class OldboyPeople:
    """由于学生和老师都是人，因此人都有姓名、年龄、性别"""
    school = 'oldboy'

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


class OldboyStudent(OldboyPeople):
    def choose_course(self):
        print('%s is choosing course' % self.name)


class OldboyTeacher(OldboyPeople):
    def score(self, stu_obj, num):
        print('%s is scoring' % self.name)
        stu_obj.score = num


stu1 = OldboyStudent('tank', 18, 'male')
tea1 = OldboyTeacher('nick', 18, 'male')

• 对象查找属性的顺序：对象自己-》对象的类-》父类-》父类。。。

print(stu1.school)
oldboy
print(tea1.school)
oldboy
print(stu1.__dict__)
{'name': 'tank', 'age': 18, 'gender': 'male'}
tea1.score(stu1, 99)
nick is scoring
print(stu1.__dict__)
{'name': 'tank', 'age': 18, 'gender': 'male', 'score': 99}

6.1 属性查找练习

class Foo:
    def f1(self):
        print('Foo.f1')

    def f2(self):
        print('Foo.f2')
        self.f1()


class Bar(Foo):
    def f1(self):
        print('Bar.f1')


# 对象查找属性的顺序：对象自己-》对象的类-》父类-》父类。。。
obj = Bar()  # self是obj本身，即找到Bar的f1()
obj.f2()
Foo.f2
Bar.f1

一、类的分类

1.1 新式类

• 继承了object的类以及该类的子类，都是新式类
• Python3中所有的类都是新式类

1.2 经典类

• 没有继承object的类以及该类的子类，都是经典类
• 只有Python2中才有经典类

二、菱形继承问题

在Java和C#中子类只能继承一个父类，而Python中子类可以同时继承多个父类，如A(B,C,D)

如果继承关系为非菱形结构，则会按照先找B这一条分支，然后再找C这一条分支，最后找D这一条分支的顺序直到找到我们想要的属性

如果继承关系为菱形结构，即子类的父类最后继承了同一个类，那么属性的查找方式有两种：

• 经典类下：深度优先
• 广度优先：广度优先
• 经典类：一条路走到黑，深度优先

• 新式类：不找多各类最后继承的同一个类，直接去找下一个父类，广度优先

class G(object):
    # def test(self):
    #     print('from G')
    pass


print(G.__bases__)


class E(G):
    # def test(self):
    #     print('from E')
    pass


class B(E):
    # def test(self):
    #     print('from B')
    pass


class F(G):
    # def test(self):
    #     print('from F')
    pass


class C(F):
    # def test(self):
    #     print('from C')
    pass


class D(G):
    # def test(self):
    #     print('from D')
    pass


class A(B, C, D):
    def test(self):
        print('from A')


obj = A()
(<class 'object'>,)
obj.test()  # A->B->E-C-F-D->G-object
from A

三、C3算法与mro()方法介绍

python到底是如何实现继承的，对于你定义的每一个类，python会计算出一个方法解析顺序(MRO)列表，这个MRO列表就是一个简单的所有基类的线性顺序列表，如：

print(A.mro())  # A.__mro__
[<class '__main__.A'>, <class '__main__.B'>, <class '__main__.E'>, <class '__main__.C'>, <class '__main__.F'>, <class '__main__.D'>, <class '__main__.G'>, <class 'object'>]
for i in A.mro():
    print(i)
<class '__main__.A'>
<class '__main__.B'>
<class '__main__.E'>
<class '__main__.C'>
<class '__main__.F'>
<class '__main__.D'>
<class '__main__.G'>
<class 'object'>

为了实现继承，python会在MRO列表上从左到右开始查找基类，直到找到第一个匹配这个属性的类为止。

而这个MRO列表的构造是通过一个C3线性化算法来实现的。我们不去深究这个算法的数学原理，它实际上就是合并所有父类的MRO列表并遵循如下三条准则:

1. 子类会先于父类被检查
2. 多个父类会根据它们在列表中的顺序被检查
3. 如果对下一个类存在两个合法的选择，选择第一个父类

1.3 对象的属性的查找顺序

先对象本身-->类-->父类-->父类的父类-->object-->自己定制的元类-->type

1.4 给对象定制独有属性

class People:
    pass

p1 = Peolple()
p1.name = 'nick'

p2 = People()
p2.name = 'tank'

1.5 对象的绑定方法

class People:
    def eat(self):
        print(self, 'eat....')

p1 = Peolple()
p1.eat() 
p1.name = 'nick'

p2 = People()
p2.eat()
p2.name = 'tank'

一、绑定方法

1.1 对象的绑定方法

在类中没有被任何装饰器修饰的方法就是 绑定到对象的方法，这类方法专门为对象定制。

class Person:
    country = "China"

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

    def speak(self):
        print(self.name + ', ' + str(self.age))


p = Person('Kitty', 18)
print(p.__dict__)
{'name': 'Kitty', 'age': 18}
print(Person.__dict__['speak'])
<function Person.speak at 0x10f0dd268>

speak即为绑定到对象的方法，这个方法不在对象的名称空间中，而是在类的名称空间中。

通过对象调用绑定到对象的方法，会有一个自动传值的过程，即自动将当前对象传递给方法的第一个参数（self，一般都叫self，也可以写成别的名称）；若是使用类调用，则第一个参数需要手动传值。

p = Person('Kitty', 18)
p.speak()  # 通过对象调用
Kitty, 18
Person.speak(p)  # 通过类调用
Kitty, 18

1.2 类的绑定方法

类中使用 @classmethod 修饰的方法就是绑定到类的方法。这类方法专门为类定制。通过类名调用绑定到类的方法时，会将类本身当做参数传给类方法的第一个参数。

class Operate_database():
    host = '192.168.0.5'
    port = '3306'
    user = 'abc'
    password = '123456'

    @classmethod
    def connect(cls):  # 约定俗成第一个参数名为cls，也可以定义为其他参数名
        print(cls)
        print(cls.host + ':' + cls.port + ' ' + cls.user + '/' + cls.password)


Operate_database.connect()
<class '__main__.Operate_database'>
192.168.0.5:3306 abc/123456

通过对象也可以调用，只是默认传递的第一个参数还是这个对象对应的类。

Operate_database().connect()  # 输出结果一致
<class '__main__.Operate_database'>
192.168.0.5:3306 abc/123456

二、非绑定方法

在类内部使用 @staticmethod 修饰的方法即为非绑定方法，这类方法和普通定义的函数没有区别，不与类或对象绑定，谁都可以调用，且没有自动传值的效果。

import hashlib


class Operate_database():
    def __init__(self, host, port, user, password):
        self.host = host
        self.port = port
        self.user = user
        self.password = password

    @staticmethod
    def get_passwrod(salt, password):
        m = hashlib.md5(salt.encode('utf-8'))  # 加盐处理
        m.update(password.encode('utf-8'))
        return m.hexdigest()


hash_password = Operate_database.get_passwrod('lala', '123456')  # 通过类来调用
print(hash_password)
f7a1cc409ed6f51058c2b4a94a7e1956
p = Operate_database('192.168.0.5', '3306', 'abc', '123456')
hash_password = p.get_passwrod(p.user, p.password)  # 也可以通过对象调用
print(hash_password)
0659c7992e268962384eb17fafe88364

简而言之，非绑定方法就是将普通方法放到了类的内部。

三、练习

假设我们现在有一个需求，需要让Mysql实例化出的对象可以从文件settings.py中读取数据。

# settings.py
IP = '1.1.1.10'
PORT = 3306
NET = 27
# test.py
import uuid


class Mysql:
    def __init__(self, ip, port, net):
        self.uid = self.create_uid()
        self.ip = ip
        self.port = port
        self.net = net

    def tell_info(self):
        """查看ip地址和端口号"""
        print('%s:%s' % (self.ip, self.port))

    @classmethod
    def from_conf(cls):
        return cls(IP, NET, PORT)

    @staticmethod
    def func(x, y):
        print('不与任何人绑定')

    @staticmethod
    def create_uid():
        """随机生成一个字符串"""
        return uuid.uuid1()


# 默认的实例化方式：类名()
obj = Mysql('10.10.0.9', 3307, 27)
obj.tell_info()
10.10.0.9:3307

3.1 绑定方法小结

如果函数体代码需要用外部传入的类，则应该将该函数定义成绑定给类的方法

如果函数体代码需要用外部传入的对象，则应该将该函数定义成绑定给对象的方法

# 一种新的实例化方式：从配置文件中读取配置完成实例化
obj1 = Mysql.from_conf()
obj1.tell_info()
1.1.1.10:27
print(obj.tell_info)
<bound method Mysql.tell_info of <__main__.Mysql object at 0x10f469240>>
print(obj.from_conf)
<bound method Mysql.from_conf of <class '__main__.Mysql'>>

3.2 非绑定方法小结

如果函数体代码既不需要外部传入的类也不需要外部传入的对象，则应该将该函数定义成非绑定方法/普通函数

obj.func(1, 2)
不与任何人绑定
Mysql.func(3, 4)
不与任何人绑定
print(obj.func)
<function Mysql.func at 0x10f10e620>
print(Mysql.func)
<function Mysql.func at 0x10f10e620>
print(obj.uid)
a78489ec-92a3-11e9-b4d7-acde48001122

1.6 类与数据类型

lis = [1,2,3]  # lis = list([1,2,3])

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

f = foo('name')

lis.append(4)  # 对象调对象绑定的方法,会自动传参
list.append(lis,4)  # 类调用对象绑定的方法,必须得传参

一、多态

多态指的是一类事物有多种形态，（一个抽象类有多个子类，因而多态的概念依赖于继承）

1. 序列数据类型有多种形态：字符串，列表，元组
2. 动物有多种形态：人，狗，猪

1.1 动物的多种形态

# 动物有多种形态：人类、猪、狗
class Animal:
    def run(self):  # 子类约定俗称的必须实现这个方法
        raise AttributeError('子类必须实现这个方法')


class People(Animal):
    def run(self):
        print('人正在走')


class Pig(Animal):
    def run(self):
        print('pig is walking')


class Dog(Animal):
    def run(self):
        print('dog is running')


peo1 = People()
pig1 = Pig()
d1 = Dog()

peo1.run()
pig1.run()
d1.run()
人正在走
pig is walking
dog is running
import abc


class Animal(metaclass=abc.ABCMeta):  # 同一类事物:动物
    @abc.abstractmethod  # 上述代码子类是约定俗称的实现这个方法，加上@abc.abstractmethod装饰器后严格控制子类必须实现这个方法
    def talk(self):
        raise AttributeError('子类必须实现这个方法')


class People(Animal):  # 动物的形态之一:人
    def talk(self):
        print('say hello')


class Dog(Animal):  # 动物的形态之二:狗
    def talk(self):
        print('say wangwang')


class Pig(Animal):  # 动物的形态之三:猪
    def talk(self):
        print('say aoao')


peo2 = People()
pig2 = Pig()
d2 = Dog()

peo2.talk()
pig2.talk()
d2.talk()
say hello
say aoao
say wangwang

1.2 文件的多种形态

# 文件有多种形态：文件、文本文件、可执行文件
import abc


class File(metaclass=abc.ABCMeta):  # 同一类事物:文件
    @abc.abstractmethod
    def click(self):
        pass


class Text(File):  # 文件的形态之一:文本文件
    def click(self):
        print('open file')


class ExeFile(File):  # 文件的形态之二:可执行文件
    def click(self):
        print('execute file')


text = Text()
exe_file = ExeFile()

text.click()
exe_file.click()
open file
execute file

二、多态性

注意：多态与多态性是两种概念

多态性是指具有不同功能的函数可以使用相同的函数名，这样就可以用一个函数名调用不同内容的函数。在面向对象方法中一般是这样表述多态性：向不同的对象发送同一条消息，不同的对象在接收时会产生不同的行为（即方法）。也就是说，每个对象可以用自己的方式去响应共同的消息。所谓消息，就是调用函数，不同的行为就是指不同的实现，即执行不同的函数。

2.1 动物形态多态性的使用

# 多态性：一种调用方式，不同的执行效果（多态性）
def func(obj):
    obj.run()


func(peo1)
func(pig1)
func(d1)
人正在走
pig is walking
dog is running
# 多态性依赖于：继承
# 多态性：定义统一的接口
def func(obj):  # obj这个参数没有类型限制，可以传入不同类型的值
    obj.talk()  # 调用的逻辑都一样，执行的结果却不一样


func(peo2)
func(pig2)
func(d2)
say hello
say aoao
say wangwang

2.2 文件形态多态性的使用

def func(obj):
    obj.click()


func(text)
func(exe_file)
open file
execute file

2.3 序列数据类型多态性的使用

def func(obj):
    print(len(obj))


func('hello')
func([1, 2, 3])
func((1, 2, 3))
5
3
3

综上可以说，多态性是一个接口（函数func）的多种实现（如obj.run()，obj.talk()，obj.click()，len(obj)）

三、多态性的好处

其实大家从上面多态性的例子可以看出，我们并没有增加新的知识，也就是说Python本身就是支持多态性的，这么做的好处是什么呢？

1. 增加了程序的灵活性：以不变应万变，不论对象千变万化，使用者都是同一种形式去调用，如func(animal)
2. 增加了程序额可扩展性：通过继承Animal类创建了一个新的类，使用者无需更改自己的代码，还是用func(animal)去调用

class Cat(Animal):  # 属于动物的另外一种形态：猫
    def talk(self):
        print('say miao')


def func(animal):  # 对于使用者来说，自己的代码根本无需改动
    animal.talk()


cat1 = Cat()  # 实例出一只猫
func(cat1)  # 甚至连调用方式也无需改变，就能调用猫的talk功能
say miao

• 上述代码我们新增了一个形态Cat，由Cat类产生的实例cat1，使用者可以在完全不需要修改自己代码的情况下。使用和人、狗、猪一样的方式调用cat1的talk方法，即func(cat1)