python3_面向对象

面向对象

OOP Object Oriented Programing
面向对象是认识世界的一种方法论, 一切皆对象
类class： 抽象的概念，一类具有共同特征的事物的集合；用计算机语言来描述，就是属性和方法的集合
实例instance: 类的一个实现
属性，是对象状态的抽象
方法，是对象行为的抽象

面向对象3要素：

1. 封装
   隐藏数据：对外只暴露一些接口，只能通过接口访问对象
   组装：将数据和操作组装在一起
2. 继承
   多继承少修改OCP(Open-closed Principle),使用继承来改变
3. 多态
   动态绑定

命名上的一些约定

类名用大驼峰，类变量用全大写
变量名加下划线后缀, 避免与保留关键字冲突
变量名加下划线前缀, 表示变量非公有,
私有属性: 双下划线开头的属性名，对象属性字典中被改名_CLASS__ATTRIBUTE
私有方法: 双下划线开头的方法名，被解释器改名_CLASS_METHOD
单下划线前缀不带保护
前后双下滑线, 系统定义的变量, 避免定义

当使用__定义属性时，保存到属性字典中的key，变成_class__attr,class为定义属性语句所处的类
当使用.__attr 访问属性时，访问的其实是._class__attr,class为访问语句所处的类

类中的方法分类

0、也没有装饰, 没有参数的方法，实例不可调用(因为默认实例会作为参数会隐式传入)，禁止使用
1、没有装饰器，至少有一个参数：self，即此方法被实例通过属性方式调用时，隐式传入实例本身，类对象调用时，就是普通函数，self占用一个参数位置
2、@classmethod 至少一个参数：cls，表示不管是类对象调用，还是实例调用，都隐式传入一个类对象本身，cls占用一个传参位,
常作为工厂函数,代替constructor,实例化一个需要不同参数的实例,例如rectangle 类实例化一个 square,只要一个参数 side_length
3、@staticmethod 可以没有参数，随意传参，不隐式传参

补丁：Monkey Pathch
运行时，对类的属性、方法进行动态替换，慎用,测试

把实例的属性保护起来，不让外部直接访问，外部使用getter方法访问，setter方法设置属性
属性装饰器 ：property 常用来使属性read_only
@property；@method.setter；@method.deleter

Class Person:
    def __init__(self, name, age=18):
        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
tom = Person('Tom')
print(tom.age)  # getter
tom.age = 20     # setter
del tom.age       # deleter

Class Person:
    def __init__(self, name, age=18):
        self.name = name
        self.__age = age
    def getage(self):
        return self.__age
    def setage(self, age):
        self.__age = age
    def delage(slef):
        del self.__age
    age = property(getage, setage, delage, 'age property')

Class Person:
    def __init__(self, name, age=18):
        self.name = name
        self.__age = age
    age = property(lambda self: self.__age)  # getter

对象的销毁
def __del__(self): print('del')
类中可以定义__del__方法，称为析构函数(方法）, 执行del命令时调用
当对象引用计数为0时, 自动调用

类的一些特殊属性和方法

__base__ 类的基类
__bases__ 类的基类元组
__mro__显示属性方法查找顺序 method resolution order,类的元组, mro() 调用
__subclasses__() :子类的列表

对象的属性和方法都可以使用.访问, 表示属性和对象发生了绑定
属性的访问顺序：实例自己的字典，实例所属类的字典，实例所属类的父类的字典
类中定义的属性(变量和方法)在外部看都变成了cls.attr或instance.attr，这里的外部包括类方法的内部，而在类的内部看还是attr
类的执行顺序，为从上到下，每一句都执行，语句块结束后才生成类
函数只做声明，调用时才执行
初始化函数init中，再实例化类，就会产生递归
类是语句块的最外层，只要类生成了，在当前modul中都可以访问到

继承和多态
继承加覆盖形成多态
override 覆盖
overload 重载, 例: type函数

super类,

def __init__(self, type1=None, type2=None)
super() -> same as super(__class__owner, self)
super(type1) -> unbound super object
super(type1, obj) -> bound super object; requires isinstance(obj, type1)
super(type1, type2) -> bound super object; requires issubclass(type2, type1)
Typical use to call a cooperative superclass method:
class C(B):
    def meth(self, arg):
        super().meth(arg)
This works for class methods too:
class C(B):
    @classmethod
    def cmeth(cls, arg):
        super().cmeth(arg)

用super调用type1(第一个参数)的父类的方法(绑定或非绑定, 第二个参数)，
用法: 子类的同名方法中调用父类的方法，达到增强方法的目的，类似装饰器
作为一个好的习惯，如果父类中定义了__init__方法，你就应该在子类的__init__中调用它

class A(B):
    def __init__(self,arg):
        super().__init__(arg)

Python2.2 之后引入共同祖先类object，为了兼容分为古典类(旧式类)和新式类
Python3 中全部都是新式类，新式类都继承自object，新式类可以使用super，使用超类方法

多继承

java中舍弃了多继承，java中一个类可以实现多个接口，一个接口可以继承多个接口，接口只有方法的声明
多继承可能带来二义性，解决二义性，要看深度优先还是广度优先
python3 解决多继承二义性使用C3算法，计算出一个MRO有序列表
尽量避免多继承

Mixin

定义Mixin类，只有特定方法的实现，其他类需要这些方法是，就继承Mixin类
多使用
Mixin体现的是一种组合的设计模式，多组合，把功能类独立出来复用
Mixin类的祖先类也应该是Mixin类

上下文管理

with object as foo:
    进入调用__enter__(self),return值赋给foo
    执行语句
    退出调用__exit__(exc_type, exc_value, exc_traceback),return 等效True 就压制异常

魔术方法

• __dir__:
  dir()函数调用，如果没有提供，尽量收集对象的属性，对象 -> 类 -> 基类属性名全部收集, list实例没有__dict__属性,但用dir()可以找到它所有的的属性和方法
• __init__, __del__:
  初始化，和销毁
• __hash__:
  hash()调用，返回int，定义了这个方法,类的实例才可hash.
  字典，set用hash值做key,去重的话,要同时提供__eq__方法,来判断是否相同
  不定义虽然是hashable,但hash值不确定

• __bool__:
  bool类实例化时调用,bool(),返回True or False,没有定义就找__len()__ ,长度非0即为True,len方法也没实现,默认是True,只有bool() -> False

  对象的特殊属性
  __name__ 标识符,字符串, 模块的name为A.B.C, 类名为C
  __module__ 所属module
  __class__ 实例的类,type()
  __bases__, __base__ 基类tuple, 基类
  __doc__ 文档
  __mro__ method resolution order, mro()调用
  __dict__ 属性字典
  __qualname__ 类的限定名, A.B.C

可视化
* __repr__:
repr()调用,返回对象的字符串表达,就按照object的定义,返回内存信息
* __str__:
str(),format(),print()调用,返回对象的字符串表达,没有定义,就去调用__repr__
* __int__: coverting object to built-in types
* __bytes__:
bytes(object)调用,返回对象的bytes表达,没有定义抛TypeError

运算符重载
operator_method(self, other)

• __lt__,__le__,__eq__,__gt__,__ge__,__ne__
<, <=, ==, >, >=, !=
• __add__,__sub__,__mul__,__truediv__,__mod__,__floordiv__,__pow__,__divmod__,&__and__,|__or__,^__xor__
  都有对应的r方法,当第1个参数没有实现方法是,调用第2个参数的r方法.
• __iadd__,__isub__,__imul__,__itruediv__,__imod__,__ifloordiv__,__ipow__:
  +=, -=, *=, /=, %=,/ /=, **=
  note: 比较大小,只要实现三种就可以,例<,<=,==,另外三种调用实现

容器相关方法
* __len__:
len()调用,返回对象长度(>=0的整数),没有定义报TypeError
* iter:
迭代对象时调用(for语句),返回一个新的迭代器对象,不能next()
* __contains__:
使用in成员运算符时调用,没有实现,就调用__iter__方法遍历,直到迭代找到为止
* __getitem__:
使用self[key]访问对象时调用
* __setitem__:
使用self[key] = value设置对象属性是调用
* __missing__:
字典或其子类使用self[key]访问时,key不存在时调用,拦截KeyError异常

可调用
* __call__:
实例被调用时调用

上下文管理

__exit__,__enter__:
with Point() as p:
同时实现两个方法,才属于上下文管理对象,enter进入与此对象相关的上下文时执行,exit退出与此对象相关的上下文时执行, 上下文管理是安全的,发生异常,__exit__依然执行

• __enter__没有参数,返回值赋给as子句中的变量

• __exit__有三个参数都与异常有关:exc_type,exc_value,traceback,如果返回等效True的值,压制异常,否则继续抛出异常
  上下文的应用场景:
  1. 增强功能
  2. 资源管理,打开资源就需要关闭,例如文件对象,网络连接,数据库连接
  3. 权限验证,在__enter__中处理

  • @contextlib.contextmanager装饰器,使一个函数具有上下文管理的功能,使用方法

    @contextlib.contextmanager
    def foo():
        print('enter')
        try:
            yield something # yield只能有一个,作为__enter__方法的返回值
        finally:
            print('exit')
    

反射reflection
指的是程序运行时获取定义信息,Python中,能够通过一个对象,找出其type, class, attribute, method的能力,称为反射或自省

• 内建函数:
  
  • getattr(object, name[, default]):
    访问属性值,不存在则返回default,如果没有deault,抛出AttributeError, 调用的是__getattribute__
  • setattr(object, name, value):
    设置object属性值,存在则覆盖,不存在则新增,调用的__setattr__
  • hasattr(object, name):
    判断object是否存在名字为name的属性
  • delattr(self, name):
    删除对象属性,调用的是__delattr__
• __setattr__:
  当尝试给属性赋值时调用,如果没有实现,object默认添加属性到对象的__dict__中.描述器例外.
• __delattr__:
  删除对象属性时调用,如果不实现,object默认删除属性
• __getattribute__:
  getattr(self,name) 和 self.attr 时调用
  如果没有实现,就执行object类的getattribute方法,即object.__getattribute__(self, name),即按照默认属性查找顺序查找,
  如果实现了同时又返回object.__getattribute__(self, name),则属性的查找顺序不变
  如果在其中抛出AttributeError,则调用__getattr__, 没有实现的话, 再抛AttributeError
• __getattr__:
  访问对象的属性时,按照继承关系查找,查找失败要抛出AttributeE时调用,相当于设置默认值,如果没有实现,抛出AttributeError

描述器Descriptors

• __get__, __set__, __delete__:
  签名如下:
  class A ;; class B;x=A() ;; b=B()
__get__(self, instance, owner): B.x, b.x访问x时调用,B访问时,instance为None
  __set__(self, instance, value): b.x=value时调用
  __delete__(self, instance) :
  self是A的实例A(), instance是b, owner是B, value是设置的值
  如果一个类中实现了__get__, __set__, __delete__三个方法中的任何一个,就称为一个描述器类,这个类的实例作为另一个类的属性值时,
  如果仅实现了__get__, 就是非数据描述器 non-data descriptor
  如果同时实现了__set__, 就是数据描述器 data descriptor
  属性搜索__dict__先于非数据描述器,数据描述器先于__dict__,因为定义__set__后,设置属性值的时候都会调用__set__,而不是在__dict__中添加,即数据描述器绑定的属性行为不能被覆盖,而非数据描述器绑定的属性行为可以(通过__setattr__方法覆盖)
  描述器应用:classmethod,staticmethod,property装饰器
  描述器应用:flask作者写的网络工具werkzeug,实现缓冲器

槽位slots

• __slots__ 明确的定义指定的属性,保护实例不被添加其他属性,阻止__dict__的自动创建
  应用场景: 实例在百万以上,实例属性简单,固定且不用动态增加,如列表节点,Poin等,使用__dict__可能会占用很大的空间
  私有属性可以被继承, __slots__ 继承不了
  使用__slots__