第十五天Python之多态

多态

目标

• 多态

面向对象三大特性

1. 封装 根据 职责 将 属性 和 方法 封装 到一个抽象的 类 中
   - 定义类的准则
2. 继承 实现代码的重用， 相同的代码不需要重复的编写
   - 设计类的技巧
   - 子类针对自己特有的需求，编写特定的代码
3. 多态 不同的 子类对象 调用相同的 父类方法， 产生不同的执行结果
   - 多态 可以 增加代码的灵活度
   - 以 继承 和 重写父类方法 为前提
   - 是调用方法的技巧，不会影响到类的内部设计

多态案例演练

需求

1. 在 Dog 类中封装方法 game
   - 普通狗只是简单的玩耍
2. 定义 XiaoTianDog 继承自 Dog ，并且重写 game 方法
   - 哮天犬需要在天上玩耍
3. 定义 Person 类，并且封装一个 和狗玩 的方法
   - 在方法内部，直接让 狗对象 调用 game 方法

案例小结

• Person 类中只需要让 狗对象 调用 game 方法，而不关心具体是 什么狗
  - game 方法是在 Dog 父类中定义的
• 在程序执行时，传入不同的 狗对象 实参，就会产生不同的执行效果

一、类的结构

1. 术语 —— 实例

• 使用面向对象开发，第 1 步 是设计 类
• 使用 类名() 创建对象， 创建对象 的动作有两步：
  - 1）在内存中为对象 分配空间
  - 2）调用初始化方法 __ init __ 为 对象初始化
• 对象创建后，内存 中就有了一个对象的 实实在在 的存在 —— 实例

因此，通常也会把：

1. 创建出来的 对象 叫做 类 的 实例
2. 创建对象的 动作 叫做 实例化
3. 对象的属性 叫做 实例属性
4. 对象调用的方法 叫做 实例方法

在程序执行时：

1. 对象各自拥有自己的 实例属性
2. 调用对象方法，可以通过 self.
   - 访问自己的属性
   - 调用自己的方法

结论

• 每个对象 都有自己 独立的内存空间，保存各自不同的属性
• 多个对象的方法，在内存中只有一份， 在调用方法时，需要把对象的引用 传递到方法内部

2. 类是一个特殊的对象
Python 中 一切皆对象
- class AAA: 定义的类属于 类对象
- obj1 = AAA() 属于 实例对象

• 在程序运行时， 类 同样 会被加载到内存
• 在 Python 中，类 是一个特殊的对象 —— 类对象
• 在程序运行时，类对象 在内存中 只有一份 ，使用 一个类 可以创建出 很多个对象实例
• 除了封装 实例 的 属性 和 方法外，类对象 还可以拥有自己的 属性 和 方法

1. 类属性
2. 类方法

• 通过 类名. 的方式可以 访问类的属性 或者 调用类的方法

二、类属性和实例属性

1. 概念和使用

• 类属性 就是给 类对象 中定义的 属性
• 通常用来记录 与这个类相关 的特征
• 类属性 不会用于 记录 具体对象的特征

示例需求

• 定义一个 工具类
• 每件工具都有自己的 name
• 需求 —— 知道使用这个类，创建了多少个工具对象？
  

class Tool(object):

    # 使用赋值语句定义类属性，记录所有工具对象的数量
    count = 0

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

        # 让类属性的值 +1
        Tool.count += 1


# 1. 创建工具对象
tool1 = Tool("斧头")
tool2 = Tool("榔头")
tool3 = Tool("水桶")

# 2. 输出工具对象的总数
print(Tool.count)

2. 属性的获取机制（科普）

• 在 Python 中 属性的获取 存在一个 向上查找机制
  
• 因此，要访问类属性有两种方式：

1. 类名.类属性
2. 对象.类属性（不推荐）

注意

• 如果使用 对象.类属性 = 值 赋值语句，只会 给对象添加一个属性， 而不会影响到 类属性的值

三、类方法和静态方法

1. 类方法

• 类属性 就是针对 类对象 定义的属性
  - 使用 赋值语句 在 class 关键字下方可以定义 类属性
  - 类属性 用于记录 与这个类相关 的特征
• 类方法 就是针对 类对象 定义的方法
  - 在 类方法 内部可以直接访问 类属性 或者调用其他的 类方法

语法如下

@classmethod
def 类方法名(cls):
	pass

• 类方法需要用 修饰器 @classmethod 来标识， 告诉解释器这是一个类方法
• 类方法的 第一个参数 应该是 cls
  - 由 哪一个类 调用的方法，方法内的 cls 就是 哪一个类的引用
  - 这个参数和 实例方法 的第一个参数是 self 类似
  - 提示 使用其他名称也可以，不过习惯使用 cls
• 通过 类名. 调用 类方法，调用方法时， 不需要 传递 cls 参数
• 在方法内部
  - 可以通过 cls. 访问类的属性
  - 也可以通过 cls. 调用其他的类方法

示例需求

• 定义一个 工具类
• 每件工具都有自己的 name
• 需求—— 在 类 封装一个 show_tool_count 的类方法，输出使用当前这个类，创建的对象个数

    @classmethod
    def show_tool_count(cls):

        print("工具对象的数量 %d" % cls.count)

在类方法内部，可以直接使用 cls 访问 类属性 或者 调用方法

2. 静态方法

• 在开发时，如果需要在 类 中封装一个方法，这个方法：
  - 既 不需要 访问 实例属性 或者调用 实例方法
  - 也 不需要 访问 类属性 或者调用 类方法
• 这个时候，可以把这个方法封装成一个 静态方法

语法如下

@staticmethod
def 静态方法名():
	pass

• 静态方法 需要用 修饰器 @staticmethod 来标识， 告诉解释器这是一个静态方法
• 通过 类名. 调用 静态方法

class Dog (object):

    @staticmethod
    def run():

        # 不访问实例属性/类属性
        print("小狗要跑...")

# 通过类名.调用静态方法 - 不需要创建对象
Dog.run()

3. 方法综合案例
需求

1. 设计一个 Game 类
2. 属性：
   - 定义一个 类属性 top_score 记录游戏的 历史最高分
   - 定义一个 实例属性 player_name 记录 当前游戏的玩家姓名
3. 方法：
   - 静态方法 show_help 显示游戏帮助信息
   - 类方法 show_top_score 显示历史最高分
   - 实例方法 start_game 开始当前玩家的游戏
4. 主程序步骤
   - 1）查看帮助信息
   - 2）查看历史最高分
   - 3）创建游戏对象，开始游戏
   

案例小结

1. 实例方法 —— 方法内部需要访问 实例属性
   - 实例方法 内部可以使用 类名. 访问类属性
2. 类访问 —— 方法内部 只 需要访问 类属性
3. 静态方法 —— 方法内部，不需要访问 实例属性 和 类属性

提问
如果方法内部 既需要访问 实例属性，又需要访问 类属性 ，应该定义成什么方法？

答案

• 应该定义 实例方法
• 因为，类只有一个，在 实例方法 内部可以使用 类名. 访问类属性