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Python之面向对象三

面向对象的三大特性:

多态

多态指的是一类事物有多种形态。Python3天生支持多态。

动物有多种形态:人,狗,猪

import abc
class Animal(metaclass=abc.ABCMeta): #同一类事物:动物
    @abc.abstractmethod
    def talk(self):
        pass

class People(Animal): #动物的形态之一:人
    def talk(self):
        print('say hello')

class Dog(Animal): #动物的形态之二:狗
    def talk(self):
        print('say wangwang')

class Pig(Animal): #动物的形态之三:猪
    def talk(self):
        print('say aoao')

文件有多种形态:文本文件,可执行文件

import abc
class File(metaclass=abc.ABCMeta): #同一类事物:文件
    @abc.abstractmethod
    def click(self):
        pass

class Text(File): #文件的形态之一:文本文件
    def click(self):
        print('open file')

class ExeFile(File): #文件的形态之二:可执行文件
    def click(self):
        print('execute file')

多态性

peo=People()
dog=Dog()
pig=Pig()

#peo、dog、pig都是动物,只要是动物肯定有talk方法
#于是我们可以不用考虑它们三者的具体是什么类型,而直接使用
peo.talk()
dog.talk()
pig.talk()

#更进一步,我们可以定义一个统一的接口来使用
def func(obj):
    obj.talk()

鸭子类型

逗比时刻:

  Python崇尚鸭子类型,即‘如果看起来像、叫声像而且走起路来像鸭子,那么它就是鸭子’

python程序员通常根据这种行为来编写程序。例如,如果想编写现有对象的自定义版本,可以继承该对象

也可以创建一个外观和行为像,但与它无任何关系的全新对象,后者通常用于保存程序组件的松耦合度。

例1:利用标准库中定义的各种‘与文件类似’的对象,尽管这些对象的工作方式像文件,但他们没有继承内置文件对象的方法

例2:序列类型有多种形态:字符串,列表,元组,但他们直接没有直接的继承关系

#二者都像鸭子,二者看起来都像文件,因而就可以当文件一样去用
class TxtFile:
    def read(self):
        pass

    def write(self):
        pass

class DiskFile:
    def read(self):
        pass
    def write(self):
        pass

例子

 封装

【封装】

         隐藏对象的属性和实现细节,仅对外提供公共访问方式。

【好处】 

1. 将变化隔离; 

2. 便于使用;

3. 提高复用性; 

4. 提高安全性;

【封装原则】

      1. 将不需要对外提供的内容都隐藏起来;

      2. 把属性都隐藏,提供公共方法对其访问。

私有变量和私有方法

在python中用双下划线开头的方式将属性隐藏起来(设置成私有的)

#其实这仅仅是一种变形操作
#类中所有双下划线开头的名称如__x都会自动变形成:_类名__x的形式:

class A:
    __N=0 #类的数据属性就应该是共享的,但是语法上是可以把类的数据属性设置成私有的如__N,会变形为_A__N
    def __init__(self):
        self.__X=10 #变形为self._A__X
    def __foo(self): #变形为_A__foo
        print('from A')
    def bar(self):
        self.__foo() #只有在类内部才可以通过__foo的形式访问到.

#A._A__N是可以访问到的,即这种操作并不是严格意义上的限制外部访问,仅仅只是一种语法意义上的变形

这种自动变形的特点:

1.类中定义的__x只能在内部使用,如self.__x,引用的就是变形的结果。

2.这种变形其实正是针对外部的变形,在外部是无法通过__x这个名字访问到的。

3.在子类定义的__x不会覆盖在父类定义的__x,因为子类中变形成了:_子类名__x,而父类中变形成了:_父类名__x,即双下滑线开头的属性在继承给子类时,子类是无法覆盖的。

这种变形需要注意的问题是:

1.这种机制也并没有真正意义上限制我们从外部直接访问属性,知道了类名和属性名就可以拼出名字:_类名__属性,然后就可以访问了,如a._A__N

2.变形的过程只在类的内部生效,在定义后的赋值操作,不会变形

私有方法

3.在继承中,父类如果不想让子类覆盖自己的方法,可以将方法定义为私有的

#正常情况
>>> class A:
...     def fa(self):
...         print('from A')
...     def test(self):
...         self.fa()
... 
>>> class B(A):
...     def fa(self):
...         print('from B')
... 
>>> b=B()
>>> b.test()
from B
 

#把fa定义成私有的,即__fa
>>> class A:
...     def __fa(self): #在定义时就变形为_A__fa
...         print('from A')
...     def test(self):
...         self.__fa() #只会与自己所在的类为准,即调用_A__fa
... 
>>> class B(A):
...     def __fa(self):
...         print('from B')
... 
>>> b=B()
>>> b.test()
from A

封装与扩展性

封装在于明确区分内外,使得类实现者可以修改封装内的东西而不影响外部调用者的代码;而外部使用用者只知道一个接口(函数),只要接口(函数)名、参数不变,使用者的代码永远无需改变。这就提供一个良好的合作基础——或者说,只要接口这个基础约定不变,则代码改变不足为虑。

#类的设计者
class Room:
    def __init__(self,name,owner,width,length,high):
        self.name=name
        self.owner=owner
        self.__width=width
        self.__length=length
        self.__high=high
    def tell_area(self): #对外提供的接口,隐藏了内部的实现细节,此时我们想求的是面积
        return self.__width * self.__length


#使用者
>>> r1=Room('卧室','egon',20,20,20)
>>> r1.tell_area() #使用者调用接口tell_area


#类的设计者,轻松的扩展了功能,而类的使用者完全不需要改变自己的代码
class Room:
    def __init__(self,name,owner,width,length,high):
        self.name=name
        self.owner=owner
        self.__width=width
        self.__length=length
        self.__high=high
    def tell_area(self): #对外提供的接口,隐藏内部实现,此时我们想求的是体积,内部逻辑变了,只需求修该下列一行就可以很简答的实现,而且外部调用感知不到,仍然使用该方法,但是功能已经变了
        return self.__width * self.__length * self.__high


#对于仍然在使用tell_area接口的人来说,根本无需改动自己的代码,就可以用上新功能
>>> r1.tell_area()

property属性

什么是特性property

property是一种特殊的属性,访问它时会执行一段功能(函数)然后返回值

例一:BMI指数(bmi是计算而来的,但很明显它听起来像是一个属性而非方法,如果我们将其做成一个属性,更便于理解)

成人的BMI数值:
过轻:低于18.5
正常:18.5-23.9
过重:24-27
肥胖:28-32
非常肥胖, 高于32
  体质指数(BMI)=体重(kg)÷身高^2(m)
  EX:70kg÷(1.75×1.75)=22.86

例一
class People:
    def __init__(self,name,weight,height):
        self.name=name
        self.weight=weight
        self.height=height
    @property
    def bmi(self):
        return self.weight / (self.height**2)

p1=People('egon',75,1.85)
print(p1.bmi)
import math
class Circle:
    def __init__(self,radius): #圆的半径radius
        self.radius=radius

    @property
    def area(self):
        return math.pi * self.radius**2 #计算面积

    @property
    def perimeter(self):
        return 2*math.pi*self.radius #计算周长

c=Circle(10)
print(c.radius)
print(c.area) #可以向访问数据属性一样去访问area,会触发一个函数的执行,动态计算出一个值
print(c.perimeter) #同上
'''
输出结果:
314.1592653589793
62.83185307179586
'''

例二:圆的周长和面积
#注意:此时的特性area和perimeter不能被赋值
c.area=3 #为特性area赋值
'''
抛出异常:
AttributeError: can't set attribute
'''

为什么要用property

将一个类的函数定义成特性以后,对象再去使用的时候obj.name,根本无法察觉自己的name是执行了一个函数然后计算出来的,

这种特性的使用方式遵循了统一访问的原则

除此之外,看下

ps:面向对象的封装有三种方式:
【public】
这种其实就是不封装,是对外公开的
【protected】
这种封装方式对外不公开,但对朋友(friend)或者子类(形象的说法是“儿子”,但我不知道为什么大家 不说“女儿”,就像“parent”本来是“父母”的意思,但中文都是叫“父类”)公开
【private】
这种封装对谁都不公开

python并没有在语法上把它们三个内建到自己的class机制中,在C++里一般会将所有的所有的数据都设置为私有的,

然后提供set和get方法(接口)去设置和获取,在python中通过property方法可以实现

class Foo:
    def __init__(self,val):
        self.__NAME=val #将所有的数据属性都隐藏起来

    @property
    def name(self):
        return self.__NAME #obj.name访问的是self.__NAME(这也是真实值的存放位置)

    @name.setter
    def name(self,value):
        if not isinstance(value,str):  #在设定值之前进行类型检查
            raise TypeError('%s must be str' %value)
        self.__NAME=value #通过类型检查后,将值value存放到真实的位置self.__NAME

    @name.deleter
    def name(self):
        raise TypeError('Can not delete')

f=Foo('egon')
print(f.name)
# f.name=10 #抛出异常'TypeError: 10 must be str'
del f.name #抛出异常'TypeError: Can not delete'

一个静态属性property本质就是实现了get,set,delete三种方法

class Foo:
    @property
    def AAA(self):
        print('get的时候运行我啊')

    @AAA.setter
    def AAA(self,value):
        print('set的时候运行我啊')

    @AAA.deleter
    def AAA(self):
        print('delete的时候运行我啊')

#只有在属性AAA定义property后才能定义AAA.setter,AAA.deleter
f1=Foo()
f1.AAA
f1.AAA='aaa'
del f1.AAA
class Foo:
    def get_AAA(self):
        print('get的时候运行我啊')

    def set_AAA(self,value):
        print('set的时候运行我啊')

    def delete_AAA(self):
        print('delete的时候运行我啊')
    AAA=property(get_AAA,set_AAA,delete_AAA) #内置property三个参数与get,set,delete一一对应

f1=Foo()
f1.AAA
f1.AAA='aaa'
del f1.AAA

怎么用?

class Goods:

    def __init__(self):
        # 原价
        self.original_price = 100
        # 折扣
        self.discount = 0.8

    @property
    def price(self):
        # 实际价格 = 原价 * 折扣
        new_price = self.original_price * self.discount
        return new_price

    @price.setter
    def price(self, value):
        self.original_price = value

    @price.deleter
    def price(self):
        del self.original_price


obj = Goods()
obj.price         # 获取商品价格
obj.price = 200   # 修改商品原价
print(obj.price)
del obj.price     # 删除商品原价

classmethod

class Classmethod_Demo():
    role = 'dog'

    @classmethod
    def func(cls):
        print(cls.role)


Classmethod_Demo.func()
<<<dog

staticmethod

class Staticmethod_Demo():
    role = 'dog'

    @staticmethod
    def func():
        print("当普通方法用")

Staticmethod_Demo.func()
<<<当普通方法用
class Foo:
    def func(self):
        print('in father')


class Son(Foo):
    def func(self):
        print('in son')

s = Son()
s.func()
# 请说出上面一段代码的输出并解释原因?

练习1
<<<in son
class A:
    __role = 'CHINA'
    @classmethod
    def show_role(cls):
        print(cls.__role)

    @staticmethod
    def get_role():
        return A.__role

    @property
    def role(self):
        return self.__role

a = A()
print(a.role)
print(a.get_role())
a.show_role()
# __role在类中有哪些身份?
# 以上代码分别输出哪些内容?
# 这三个装饰器分别起了什么作用?有哪些区别?

练习2
<<<CHINA
CHINA
CHINA

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