Python学习记录day7-面向对象

r囧r小猫 2022-07-10 10:59 207阅读 0赞

# Python学习记录day7-面向对象 #

@(学习)\[python\]

*  Python学习记录day7-面向对象
 *  面向过程 VS 面向对象
    
     *  编程范式
     *  面向对象特性
 *  类的定义构造函数和公有属性
 *  类的析构函数
 *  类的继承
 *  经典类vs新式类
 *  多态

# 1. 面向过程 VS 面向对象 #

## 编程范式 ##

编程是程序员用特定的语法+数据结构+算法组成的代码来告诉计算机如何执行任务的过程 ， 一个程序是程序员为了得到一个任务结果而编写的一组指令的集合，正所谓条条大路通罗马，实现一个任务的方式有很多种不同的方式， 对这些不同的编程方式的特点进行归纳总结得出来的编程方式类别，即为编程范式。 不同的编程范式本质上代表对各种类型的任务采取的不同的解决问题的思路， 大多数语言只支持一种编程范式，当然也有些语言可以同时支持多种编程范式。 两种最重要的编程范式分别是面向过程编程和面向对象编程。

**面向过程编程(Procedural Programming)**  
Procedural programming uses a list of instructions to tell the computer what to do step-by-step.  
面向过程编程依赖 - 你猜到了- procedures，一个procedure包含一组要被进行计算的步骤， 面向过程又被称为top-down languages， 就是程序从上到下一步步执行，一步步从上到下，从头到尾的解决问题 。基本设计思路就是程序一开始是要着手解决一个大的问题，然后把一个大问题分解成很多个小问题或子过程，这些子过程再执行的过程再继续分解直到小问题足够简单到可以在一个小步骤范围内解决。

举个典型的面向过程的例子， 数据库备份， 分三步，连接数据库，备份数据库，测试备份文件可用性。

代码如下

def db_conn():
        print("connecting db...")
    
    
    def db_backup(dbname):
        print("导出数据库...",dbname)
        print("将备份文件打包，移至相应目录...")
    
    def db_backup_test():
        print("将备份文件导入测试库，看导入是否成功")
    
    
    def main():
        db_conn()
        db_backup('my_db')
        db_backup_test()
    
    
    
    if __name__ == '__main__':
        main()

这样做的问题也是显而易见的，就是如果你要对程序进行修改，对你修改的那部分有依赖的各个部分你都也要跟着修改， 举个例子，如果程序开头你设置了一个变量值 为1 ， 但如果其它子过程依赖这个值 为1的变量才能正常运行，那如果你改了这个变量，那这个子过程你也要修改，假如又有一个其它子程序依赖这个子过程 ， 那就会发生一连串的影响，随着程序越来越大， 这种编程方式的维护难度会越来越高。  
所以我们一般认为， 如果你只是写一些简单的脚本，去做一些一次性任务，用面向过程的方式是极好的，但如果你要处理的任务是复杂的，且需要不断迭代和维护 的， 那还是用面向对象最方便了。

**面向对象编程**

OOP编程是利用“类”和“对象”来创建各种模型来实现对真实世界的描述，使用面向对象编程的原因一方面是因为它可以使程序的维护和扩展变得更简单，并且可以大大提高程序开发效率 ，另外，基于面向对象的程序可以使它人更加容易理解你的代码逻辑，从而使团队开发变得更从容。

## 2. 面向对象特性 ##

面向对象的几个核心特性如下

**Class 类**  
一个类即是对一类拥有相同属性的对象的抽象、蓝图、原型。在类中定义了这些对象的都具备的属性（variables(data)）、共同的方法

**Object 对象**  
一个对象即是一个类的实例化后实例，一个类必须经过实例化后方可在程序中调用，一个类可以实例化多个对象，每个对象亦可以有不同的属性，就像人类是指所有人，每个人是指具体的对象，人与人之前有共性，亦有不同

**Encapsulation 封装**  
封装最好理解了。封装是面向对象的特征之一，是对象和类概念的主要特性。  
封装，也就是把客观事物封装成抽象的类，并且类可以把自己的数据和方法只让可信的类或者对象操作，对不可信的进行信息隐藏。  
在类中对数据的赋值、内部调用对外部用户是透明的，这使类变成了一个胶囊或容器，里面包含着类的数据和方法  
1. 防止数据被随意修改。  
2. 使外部程序不需要关注对象内部构造，只需要通过此对象对外提供的接口直接访问即可。

**Inheritance 继承**  
一个类可以派生出子类，在这个父类里定义的属性、方法自动被子类继承  
通过父类-》子类的方式以最小代码量实现不同角色的共同点和不同点共同存在。

**Polymorphism 多态**  
多态是面向对象的重要特性,简单点说:“`一个接口，多种实现`”，指一个基类中派生出了不同的子类，且每个子类在继承了同样的方法名的同时又对父类的方法做了不同的实现，这就是同一种事物表现出的多种形态。  
编程其实就是一个将具体世界进行抽象化的过程，多态就是抽象化的一种体现，把一系列具体事物的共同点抽象出来, 再通过这个抽象的事物, 与不同的具体事物进行对话。  
对不同类的对象发出相同的消息将会有不同的行为。比如，你的老板让所有员工在九点钟开始工作, 他只要在九点钟的时候说：“开始工作”即可，而不需要对销售人员说：“开始销售工作”，对技术人员说：“开始技术工作”, 因为“员工”是一个抽象的事物, 只要是员工就可以开始工作，他知道这一点就行了。至于每个员工，当然会各司其职，做各自的工作。  
多态允许将子类的对象当作父类的对象使用，某父类型的引用指向其子类型的对象,调用的方法是该子类型的方法。这里引用和调用方法的代码编译前就已经决定了,而引用所指向的对象可以在运行期间动态绑定

# 3. 类的定义、构造函数和公有属性 #

#!/usr/bin/env python
    # _*_coding:utf-8_*_
    ''' * Created on 2017/2/19 17:08. * @author: Chinge_Yang. '''
    
    class Person(object):   # class是关键字，表示类，Person表示类名，object表示新式类
    
        home = "Earth"  # 公有属性，实例共享
    
        def __init__(self, name, age):  # 此部分为构造函数，即初始方法
            self.name = name            # self表示类本身,sele.name为属性（成员变量）
            self.age = age              # 在实例化类过程中是自动执行的
            self.__heart = "Normal"     # 成员属性
    
        def got_shot(self):
                self.__heart = "Die"    # 私有属性
    
        def eat(self, food):  # 方法（动态属性）
            print("%s eat %s" % (self.name, food))
    
    obj1 = Person('ygqygq2', 28)  # 实例化类
    obj2 = Person('test', 28)  # 实例化类
    print(obj1.name)    # 直接调用obj1对象的name属性
    print(obj1.age)     # 直接调用obj1对象的age属性
    obj1.eat("apple")
    
    print(obj1.home)    # 使用公有属性
    print(obj2.home)    # 使用公有属性
    
    print(id(obj1.home))
    print(id(obj2.home))
    
    obj1.home = "US"
    print(id(obj1.home))
    print(id(obj2.home))
    
    Person.home = "CN"  # 更改类的公共属性
    print(obj1.home)    # 结果为：US
    print(obj2.home)    # 结果为：CN
    print(id(obj1.home))
    print(id(obj2.home))

结果为：

ygqygq2
    28
    ygqygq2 eat apple
    Earth
    Earth
    4507868496
    4507868496
    4508823936
    4507868496
    US
    CN
    4508823936
    4508823992

> 1.  除非单独修改某个实例的公共属性，否则实例的公共属性都是使用的相同的内存地址，即相同的引用。
> 2.  `实例._类__私有属性` 可用于强制访问私有属性，一般不建议使用

# 4. 类的析构函数 #

析构函数被python的垃圾回收器销毁的时候调用。

#!/usr/bin/env python
    # _*_coding:utf-8_*_
    ''' * Created on 2017/2/20 22:20. * @author: Chinge_Yang. '''
    
    
    class NewClass(object):
        num_count = 0  # 所有的实例都共享此变量，即不单独为每个实例分配
    
        def __init__(self, name):
            self.name = name
            NewClass.num_count += 1
            print(name, NewClass.num_count)
    
        def __del__(self):
            NewClass.num_count -= 1
            print("Del", self.name, NewClass.num_count)
    
        def test(self):
            print("test")
    
    
    obj = NewClass("abc")
    obj.test()

结果为：

abc 1
    test
    Del abc 0

# 5. 类的继承 #

面向对象编程 (OOP) 语言的一个主要功能就是“继承”。继承是指这样一种能力：它可以使用现有类的所有功能，并在无需重新编写原来的类的情况下对这些功能进行扩展。

通过继承创建的新类称为“子类”或“派生类”。

被继承的类称为“基类”、“父类”或“超类”。

继承的过程，就是从一般到特殊的过程。

要实现继承，可以通过“继承”（Inheritance）和“组合”（Composition）来实现。

在某些 OOP 语言中，一个子类可以继承多个基类。但是一般情况下，一个子类只能有一个基类，要实现多重继承，可以通过多级继承来实现。

继承概念的实现方式主要有2类：实现继承、接口继承。

*  实现继承是指使用基类的属性和方法而无需额外编码的能力；
 *  接口继承是指仅使用属性和方法的名称、但是子类必须提供实现的能力(子类重构爹类方法)；

#!/usr/bin/env python
    # _*_coding:utf-8_*_
    ''' * Created on 2017/2/22 21:20. * @author: Chinge_Yang. '''
    
    
    class Parent:
        def parent_func(self):
            pass
    
    
    class Son(Parent):  # 子类继承父类，即拥有父类的所有方法
        def son_func(self):
            pass
    
    
    son1 = Son()  # 创建子类对象
    son1.parent_func()  # 执行父类中继承的方法

先继承，再重构，实例：

#!/usr/bin/env python
    # _*_coding:utf-8_*_
    ''' * Created on 2017/3/7 21:49. * @author: Chinge_Yang. '''
    
    class Person(object):
        def __init__(self, name, age, sex):
            self.name = name
            self.age = age
            self.sex = sex
    
        def talking(self):
            print("%s is talking." % self.name)
    
    class BlackPerson(Person):
        def __init__(self, name, age, sex, color):  # 先继承，再重构
            Person.__init__(self, name, age, sex)
            self.color = color
            print(self.name, self.age, self.sex, self.color)
    
    b = BlackPerson("Wei", 30, "F", "black")
    b.talking()

在考虑使用继承时，有一点需要注意，那就是两个类之间的关系应该是“属于”关系。对于面向对象的继承来说，其实就是将多个类共有的方法提取到父类中，子类仅需继承父类而不必一一实现每个方法。

# 6. 经典类vs新式类 #

**多类继承**

1.  Python的类可以继承多个类，Java和C\#中则只能继承一个类。
2.  Python的类如果继承了多个类，那么其寻找方法的方式有两种，分别是：深度优先和广度优先。  
    ![广度优先和深度优先][SouthEast]  
    
    
     *  当类是经典类时，多继承情况下，会按照深度优先方式查找
     *  当类是新式类时，多继承情况下，会按照广度优先方式查找
     *  Python2中，经典类是按深度优先方式查找，新式类是按广度优先方式查找；Python3中，经典类和新式工都是按广度优化方式查找。

如下是测试代码，可以python2和3中对比测试：

#!/usr/bin/env python
    # _*_coding:utf-8_*_
    ''' * Created on 2017/2/22 21:44. * @author: Chinge_Yang. '''
    
    # class A:
    class A(object):
        def __init__(self):
            self.n = "A"
    class B(A):
        pass
        # def __init__(self):
        # self.n = "B"
    class C(A):
        pass
        def __init__(self):
            self.n = "C"
    class D(B, C):
        pass
        # def __init__(self):
        # self.n = "D"
    
    d = D()
    print(d.n)

# 7. 多态 #

多态性（polymorphisn）是允许你将父对象设置成为和一个或更多的他的子对象相等的技术，赋值之后，父对象就可以根据当前赋值给它的子对象的特性以不同的方式运作。简单的说，就是一句话：允许将子类类型的指针赋值给父类类型的指针。

那么，多态的作用是什么呢？我们知道，封装可以隐藏实现细节，使得代码模块化；继承可以扩展已存在的代码模块（类）；它们的目的都是为了——代码重用。而多态则是为了实现另一个目的——接口重用！多态的作用，就是为了类在继承和派生的时候，保证使用“家谱”中任一类的实例的某一属性时的正确调用。

Pyhon不直接支持多态，但可以间接实现

#!/usr/bin/env python
    # _*_coding:utf-8_*_
    ''' * Created on 2017/2/22 22:08. * @author: Chinge_Yang. '''
    
    class Animal:
        def __init__(self, name):    # Constructor of the class
            self.name = name
        def talk(self):              # Abstract method, defined by convention only
            raise NotImplementedError("Subclass must implement abstract method")
    
    class Cat(Animal):
        def talk(self):
            return 'Meow!'
    
    class Dog(Animal):
        def talk(self):
            return 'Woof! Woof!'
    
    animals = [Cat('Missy'),
               Dog('Lassie')]
    
    for animal in animals:
        print(animal.name + ': ' + animal.talk())

> 什么时候适用面向对象？  
> 1. 如果多个函数传入多个共同的参数时；  
> 2. 根据一个模板建设一些东西；  
> 3. 一些应用场景，比如ssh连接；

[SouthEast]: /images/20220709/212fdf574c6e4bbca2981a79ec3c4b22.png