9. Python基础学习笔记——面向对象编程

基础篇

• OOP: Object Oriented Programming，一种程序设计思想
• 对象包含了数据以及对数据的操作的函数
• 面向过程的程序设计是把计算机视为一系列命令的集合，一组函数的顺序执行。
• Python中，所有的数据类型都可以视为对象。自定义的对象数据类型就是面向对象中的类(class)的概念
• 给对象发送消息实际上就是调用对象对应的方法(method)。面向对象首先注重的不是程序执行流程，而是数据类型，更高层次的抽象。
• class是一种高度抽象的概念；instance则是类的实例
• 数据封装、继承、__多态__是面向对象设计的三大特点。

类和实例

• 类(class)是抽象出来的模板；实例则是根据类创建出来的“对象”。对象拥有方法，以及数据
• class作为关键字，定义一个类
• 一般，当没有合适的继承类时，就使用`object'
• 可以给一个__实例__绑定属性，如bart.name="Hello"
• __init__()方法会在创建实例时调用。可以在该方法中给实例绑定属性。类属性和实例属性区分。
• self指向创建的实例本身，该参数由Python解释器自己传递进去。
• 类中定义的函数，第一个参数必须是self；调用时，不用给其传递参数。

数据封装

• 类中的方法会和类封装的数据关联起来
• 不用关心内部实现细节

总结

• 类是创建实例的模板，而实例则是一个个具体的对象
• Python允许对实例变量绑定任意数据

访问限制

• 在Python类中，只需要给变量添加__作为前缀，那么它就成为了一个私有变量；只能在类的内部被访问。
• 使用访问限制，并且给对应的私有属性添加访问或者修改方法，而在方法中可以检查参数等，增强类的健壮性
• 注意有__name__的是特殊变量，可以直接访问，不是私有变量
• 如果有_name的变量，那么虽然可以访问，但按照约定，也应当视为私有变量，不应随意访问
• 但是实际上，Python的私有变量也是可以访问的。如Python3解释器将私有变量重命名为_classname__name，所以也是可以访问的，但是这样肯定是不好的。此外，不同版本的解释器可能会将__name改成不同的变量名
• 因此，Python并没有什么机制阻止你访问所谓的私有变量等，全部需要靠自己把握。

继承和多态

• OOP中，一个类可以从父类(基类，超类)(base class, super class)继承得到一个子类(subclass)。
• 继承可以得到父类的功能
• 子类可以实现父类中定义的方法，从而覆盖掉父类方法。从而实现多态。
• 在继承关系中，如果一个实例的数据类型是某个子类，那么它的数据类型也可以被看成父类。反过来不可以。

静态语言VS动态语言

• 对于静态语言来说，传入的对象必须是指定的类型及其子类
• Python则不会要求如此严格，只要类型中实现了相同的方法，那么就可以传入
• "鸭子类型"，不要求严格地继承体系，灵活性非常高。file-like object。

总结

• 继承可以把父类的所有功能都直接拿过来，不必从头开始。动态语言的鸭子类型特性绝定乐儿继承不像动态语言那样是必须的。

获取对象信息

使用type()

• 使用内置函数type()可以获得对象的信息，可以判断类型是什么
• 基本的类型可以写成int, str等，如果需要判断的类型是一个函数，则需要使用types模块中定义的常量。
• type(fn)==types.FunctionType

使用isinstance()

• 可以判断一个对象是某种类型
• 例如：isinstance([1, 3, 4], list)

使用dir()

• 可以获得一个对象所有的属性和方法，返回在一个list中。
• 如__len__方法实际上就是在调用len(object)时会调用的。
• 配合hasattr(), getattr(), setattr()可以直接对一个对象的状态操作

• 示例：

  def readImage(fp):
  if hasattr(fp, 'read'):
      return readData(fp)
  return None

实例属性和类属性

• 实例属性是通过实例绑定的任意类型的属性
• 类属性则是直接在类中定义的变量（类属性）
• 实例属性访问优先级高于类属性，所以，确保实例属性不要和类属性重复。否则在使用实例尝试访问类属性时是不会成功的
• dir(MyClass)可以看到类的所有属性。但是如果对一个类的对象实例调用dir(instance)会看到实例属性在其中。

高级篇

Python类还有很多高级特性需要学习，这样可以写出更加强大的类来

使用__slots__

绑定方法

• 可以给一个实例绑定一个方法，但是只是对当前实例有效
• 也可以给一个类绑定方法，使用Class.function_name = MethodType(function_name, Class)即可完成绑定。这样的话，所有实例都可以调用绑定到的方法
• 'from types import MethodType'

限制属性绑定

• 在定义一个类时，如果需要限制绑定属性，可以直接在\_\_slots\_\_变量中添加一个元组，包含这些需要绑定的属性即可
• 当尝试添加非制定属性时，会有AttributeError错误发生
• 对于子类是不起作用的

使用@property

• Python内置的@property装饰器可以把一个方法变成属性调用的
• @property实际上还会创建另外一个装饰器@func.setter，负责把一个setter方法变成属性赋值。
• 只读属性，就是只定义getter方法，不定义setter()方法
• 应用广泛，可以写出简短的代码，同时保证对参数进行必要的检查，这样，程序运行时就减少了出错的可能性

多重继承

• 通过多重继承，一个子类可以同时获得多个父类所有的功能
• MixIn设计方式。当需要添加额外的功能，就可以使用多重继承实现
• 使用多重继承增加功能，而非设计多个层次复杂的继承关系
• 只需要选择不同的类组合，就可以定制出强大的符合自身要求的类来

• 加入有一个类A同时继承了B，C类，如果B和C类中都定义了一个方法f()，那么调用时会安装继承顺序依次查找的。

  class 

定制类

• __str__()和__repr__()定制输出，前者给用户看，后者给开发者开。如果两种需要一样，简单的方式是：__repr__ = __str__
• 如果希望一个类可以被用于for..in循环，那么类就需要实现__iter__()方法，该方法会返回一个迭代值；这样，Python的for循环就会不断地调用迭代对象的__next__()方法拿到循环的下一个值，直到遇到StopIteration错误时退出循环。
• 如果一个类实现__getitem__方法，就可以向列表那样访问元素
• __getattr__()
• __call__()：在Python类中如果实现该方法，那么可以直接调用类本身。使用Callable可以判断一个对象能否被调用，能被调用的对象是一个Callable对象，比如函数，或者定义了__call__()方法的类。

使用枚举类

• Enum类（from enum import Enum）枚举类。
• value属性是从1开始计数的，如果需要改变，那么就需要继承(Enum)类，实现自定义。
• 既可以使用成员名引用枚举常量，也可以根据value值获得枚举常量。

使用元类

• 可以直接用type()创建出一个类：type('Hello, (object), dict(hello=fn))`。
• Python解释器在遇到class关键字时只是扫描了下，然后再去调用type()创建出class
• 如果需要创建一个class, 需要给type传入三个参数：类名，继承的父类集合(元组中)，类的方法名和函数绑定。
• 除了可以使用type()动态创建类外，如果需要控制类的创建行为，还可以使用metaclass，即元类
• metaclass典型的魔术代码