【20天快速掌握Python】day11-面向对象进阶

1.类方法、静态方法

1.1 类方法

• 第一个形参是类对象的方法

• 需要用装饰器@classmethod来标识其为类方法，对于类方法，第一个参数必须是类对象，一般以cls作为第一个参数。

class Dog(object):
    __type = "狗"

    # 类方法，用classmethod来进行修饰
    @classmethod
    def get_type(cls):
        return cls.__type
print(Dog.get_type())

使用场景：

• 当方法中 需要使用类对象 (如访问私有类属性等)时，定义类方法

• 类方法一般和类属性配合使用

1.2 静态方法

• 需要通过装饰器@staticmethod来进行修饰，静态方法既不需要传递类对象也不需要传递实例对象（形参没有self/cls）。

• 静态方法 也能够通过 实例对象 和 类对象 去访问。

class Dog(object):
    type = "狗"

    def __init__(self):
        name = None

    # 静态方法    
    @staticmethod
    def introduce():  # 静态方法不会自动传递实例对象和类对象
        print("犬科哺乳动物,属于食肉目..")

dog1 = Dog()
Dog.introduce()    # 可以用 实例对象 来调用 静态方法
dog1.introduce()    # 可以用 类对象 来调用 静态方法

使用场景：

• 当方法中 既不需要使用实例对象(如实例对象，实例属性)，也不需要使用类对象 (如类属性、类方法、创建实例等)时，定义静态方法

• 取消不需要的参数传递，有利于 减少不必要的内存占用和性能消耗

注意：

• 类中定义了同名的方法时，调用方法会执行最后定义的方法

class Dog:

    def demo_method(self):
        print("对象方法")

    @classmethod
    def demo_method(cls):
        print("类方法")

    @staticmethod
    def demo_method():  # 被最后定义
        print("静态方法")

dog1 = Dog()
Dog.demo_method()  # 结果: 静态方法
dog1.demo_method()  # 结果: 静态方法

2.单例设计模式

2.1 __new__和__init__方法

class A(object):
    def __init__(self):
        print("这是 init 方法")

    def __new__(cls):
        print("这是 new 方法")
        return object.__new__(cls)

A()

总结

• __new__至少要有一个参数cls，代表要实例化的类，此参数在实例化时由Python解释器自动提供

• __new__必须要有返回值，返回实例化出来的实例，这点在自己实现__new__时要特别注意，可以return父类__new__出来的实例，或者直接是object的__new__出来的实例

• __init__有一个参数self，就是这个__new__返回的实例，__init__在__new__的基础上可以完成一些其它初始化的动作，__init__不需要返回值

举个常见的单例模式例子，我们日常使用的电脑上都有一个回收站，在整个操作系统中，回收站只能有一个实例，整个系统都使用这个唯一的实例，而且回收站自行提供自己的实例。因此回收站是单例模式的应用。

确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例，这个类称为单例类，单例模式是一种对象创建型模式。

# 实例化一个单例
class Singleton(object):
    __instance = None
    __is_first = True

    def __new__(cls, age, name):
        if not cls.__instance:
            cls.__instance = object.__new__(cls)
        return cls.__instance

    def __init__(self, age, name):
        if self. __is_first: # 不会再创建第二个对象
            self.age = age
            self.name = name
            Singleton. __is_first = False


a = Singleton(18, "张三")
b = Singleton(28, "张三")

print(id(a))
print(id(b))

print(a.age) # 18
print(b.age) # 18

a.age = 19
print(b.age)

3.继承

在现实生活中，继承一般指的是子女继承父辈的财产，父辈有的财产，子女能够直接使用。

程序里的继承

继承是面向对象软件设计中的一个概念，与多态、封装共为面向对象的三个基本特征。继承可以使得子类具有父类的属性和方法或者重新定义、追加属性和方法等。

• 在程序中，继承描述的是多个类之间的所属关系。

• 如果一个类A里面的属性和方法可以复用，则可以通过继承的方式，传递到类B里。

• 那么类A就是基类，也叫做父类；类B就是派生类，也叫做子类。

class Animal:
    def __int__(self):
        pass
    """动物类"""
    def sleep(self):
        print('正在睡觉')


class Dog(Animal):
    """Dog类继承自Animal类"""
    def __init__(self):
        pass

class Cat(Animal):  # 定义类时，在括号后面传入父类的类名，表示子类继承父类
    """Cat类继承自Animal类"""
    def __int__(self):
        pass

# Dog 和 Cat 都继承自Animal类，可以直接使用Animal类里的sleep方法
dog = Dog()
dog.sleep()

cat = Cat()
cat.sleep()

在Python中，继承可以分为单继承、多继承和多层继承。

3.1 单继承

子类只继承一个父类。

继承概念：子类用于父类的所有的方法和属性。

继承语法:

class 类名(父类名):
    pass

• 子类继承自父类，可以享受父类中已经封装好的方法，不需要再次定义

• 子类中应该根据职责，封装子类特有的属性和方法。

继承的传递性

Dog类继承自Animal,XiaoTianQuan又继承自Dog类，那么XiaoTianQuan类就具有了Animal类里的所有属性和方法。

子类拥有父类以及父类的父类中封装的所有属性和方法。

思考:

XiaoTianQuan能否调用Animal的run()方法？ XiaoTianQUan能够调用Cat里的方法？

3.2 多继承

子类可以拥有多个父类，并且具有所有父类的属性和方法。

语法格式：

class 子类名(父类名1,父类名2...)
    pass

多继承的使用注意事项：

思考:

如果不同的父类中存在同名的方法，子类对象在调用方法时，会调用哪个父类的方法？ 说明：开发中，应该尽量避免这种容易产生混淆的情况。如果多个父类之间存在同名的属性后者方法，应该尽量避免使用多继承。

4.对象相关的运算符和内置函数

对象相关的内置函数

Python中的身份运算符用来判断两个对象是否相等；isinstance用来判断对象和类之间的关系；issublcass用啊里判断类与类之间的关系。

4.1 身份运算符

身份运算符用来比较两个对象的内存地址，看这两个对象是否是同一个对象。

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


p1 = Person('张三', 18)
p2 = Person('张三', 18)
p3 = p1

print(p1 is p2)  # False
print(p1 is p3)  # True

isinstance

instance内置函数，用来判断一个实例对象是否是由某一个类(或者它的子类)实例化创建出来的。

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


class Student(Person):
    def __init__(self, name, age, score):
        super(Student, self).__init__(name, age)
        self.score = score


class Dog(object):
    def __init__(self, name, color):
        self.name = name
        self.color = color


p = Person('tony', 18)
s = Student('jack', 20, 90)
d = Dog('旺财', '白色')

print(isinstance(p, Person))  # True.对象p是由Person类创建出来的
print(isinstance(s, Person))  # True.对象s是有Person类的子类创建出来的
print(isinstance(d, Person))  # False.对象d和Person类没有关系

issubclass

issubclass 用来判断两个类之间的继承关系。

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


class Student(Person):
    def __init__(self, name, age, score):
        super(Student, self).__init__(name, age)
        self.score = score


class Dog(object):
    def __init__(self, name, color):
        self.name = name
        self.color = color


print(issubclass(Student, Person))  # True
print(issubclass(Dog, Person))  # False

5.多态的使用

面向对象的三大特性：

• 封装：这是定义类的准则，根据对象的特点，将行为和属性抽象出来，封装到一个类中。

• 继承：这是设计类的技巧。父类与子类，主要体现在代码的重用，不需要大量的编写重复代码。

• 多态：不同的子类调用相同的父类方法，产生不同的执行结果，可以增加代码的外部灵活度。多态是以继承和重写父类方法为前提的，它是一种调用方法的技巧，不会影响到类的内部设计。

场景：

• 提供三个类：缉毒犬、军犬、人

• 缉毒犬-->追查毒品，军犬-->攻击假人，人-->让小狗干活

• 设计类来完成功能。

代码实现:

class ArmyDog(object):

    def bite_enemy(self):
        print('追击敌人')

class DrugDog(object):

    def track_drug(self):
        print('追查毒品')

class Person(object):

    def work_with_army(self, dog):
        dog.bite_enemy()

    def work_with_drug(self, dog):
        dog.track_drug()

ad = ArmyDog()
dd = DrugDog()

p = Person()
p.work_with_army(ad)
p.work_with_drug(dd)

思考：这段代码设是否有问题？

新增需求：此时，又多了一个犬种，就又需要在Person类里新建一个方法，让这个方法操作新的狗。

class XiaoTianDog(object):

    def eat_moon(self):
        print('哮天犬把月亮吃了')

class Person(object):

    def work_with_xiaotian(self, dog):  # 添加方法
        dog.eat_moon()

Person 类总是不断的添加新的功能，每次都需要改动Person类的源码，程序的扩展性太差了！

• 最好是提供一个父类 Dog，具备 work 的功能，其他小狗继承它，这样只要是小狗类，则行为被统一起来了，我们人类完全可以保证，只要是小狗的子类，找它干活肯定不会有问题。

• 这样人只要一个方法就能逗任意种类的狗玩，哪怕是添加新的狗，人的类都不需要修改。

代码实现:

class Dog(object):

    def work(self):  # 父类提供统一的方法，哪怕是空方法
        pass

class ArmyDog(Dog):   # 继承 Dog

    def work(self):  # 子类重写方法，并且处理自己的行为
        print('追击敌人')

class DrugDog(Dog):

    def work(self):
        print('追查毒品')

class Person(object):

    def work_with_dog(self, dog):
        dog.work()    # 使用小狗可以根据对象的不同而产生不同的运行效果, 保障了代码的稳定性

# 子类对象可以当作父类来使用
dog = Dog()
ad = ArmyDog()
dd = DrugDog()


p = Person()
p.work_with_dog(dog)
p.work_with_dog(ad)  # 同一个方法，只要是 Dog 的子类就可以传递，提供了代码的灵活性
p.work_with_dog(dd)  # 并且传递不同对象，最终 work_with_dog 产生了不同的执行效果

• 最终效果

  • Person 类中只需要调用 Dog 对象 work() 方法，而不关心具体是 什么狗

  • work() 方法是在 Dog 父类中定义的，子类重写并处理不同方式的实现

  • 在程序执行时，传入不同的 Dog 对象作为实参，就会产生不同的执行效果

总结：

• 定义：多态是一种使用对象的方式，子类重写父类方法，调用不同子类对象的相同父类方法，可以产生不同的执行结果

• 好处：调用灵活，有了多态，更容易编写出通用的代码，做出通用的编程，以适应需求的不断变化！

• 实现步骤：

  • 定义父类，并提供公共方法

  • 定义子类，并重写父类方法

  • 传递子类对象给调用者，可以看到不同子类执行效果不同