Python 面向对象

Python从设计之初就已经是一门面向对象的语言,因为如此,在Python中创建一个类和对象是很容易的。

面向对象技术介绍

  • 类(Class): 用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。它定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法。对象是类的实例。

  • 类变量:类变量在整个实例化的对象中是公用的。类变量定义在类中且在函数体之外。类变量通常不作为实例变量使用。

  • 数据成员:类变量或者实例变量, 用于处理类及其实例对象的相关的数据。

  • 方法重写:如果从父类继承的方法不能满足子类的需求,可以对其进行改写,这个过程叫方法的覆盖(override),也称为方法的重写。

  • 实例变量:定义在方法中的变量,只作用于当前实例的类。

  • 继承:即一个派生类(derived class)继承基类(base class)的字段和方法。继承也允许把一个派生类的对象作为一个基类对象对待。例如,有这样一个设计:一个Dog类型的对象派生自Animal类,这是模拟"是一个(is-a)"关系(例图,Dog是一个Animal)。

  • 实例化:创建一个类的实例,类的具体对象。

  • 方法:类中定义的函数。

  • 对象:通过类定义的数据结构实例。对象包括两个数据成员(类变量和实例变量)和方法。

创建类

使用class语句来创建一个新类,class之后为类的名称并以冒号结尾。

语法:

class ClassName:
   '类的帮助信息'   #类文档字符串
   class_suite  #类体

实例:

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
class Employee:
   '所有员工的基类'
   empCount = 0
 
   def __init__(self, name, salary):
      self.name = name
      self.salary = salary
      Employee.empCount += 1
   
   def displayCount(self):
      print "Total Employee %d" % Employee.empCount
 
   def displayEmployee(self):      
      print "Name : ", self.name,  ", Salary: ", self.salary

说明:empCount 变量是一个类变量,它的值将在这个类的所有实例之间共享。可以在内部类或外部类使用 Employee.empCount 访问。第一种方法__init__()方法是一种特殊的方法,被称为类的构造函数或初始化方法,当创建了这个类的实例时就会调用该方法。self 代表类的实例,self 在定义类的方法时是必须有的,虽然在调用时不必传入相应的参数。

创建实例对象

要创建一个类的实例,可以使用类的名称,并通过__init__方法接受参数。

"创建 Employee 类的第一个对象"
emp1 = Employee("Sherlock", 2000)
"创建 Employee 类的第二个对象"
emp2 = Employee("John", 5000)

访问属性

可以使用点(.)来访问对象的属性。

使用如下类的名称访问类变量:

emp1.displayEmployee()
emp2.displayEmployee()
print "Total Employee %d" % Employee.empCount

实例:

#coding=utf-8
#!/usr/bin/python

class Employee:
   '所有员工的基类'
   empCount = 0

   def __init__(self, name, salary):
      self.name = name
      self.salary = salary
      Employee.empCount += 1
   
   def displayCount(self):
     print "Total Employee %d" % Employee.empCount

   def displayEmployee(self):
      print "Name : ", self.name,  ", Salary: ", self.salary

"创建 Employee 类的第一个对象"
emp1 = Employee("Sherlock", 2000)
"创建 Employee 类的第二个对象"
emp2 = Employee("John", 5000)
emp1.displayEmployee()
emp2.displayEmployee()
print "Total Employee %d" % Employee.empCount

运行案例

可以添加、删除、修改类的属性。

语法:

emp1.age = 18  # 添加一个 'age' 属性
emp1.age = 20  # 修改 'age' 属性
del emp1.age  # 删除 'age' 属性

可以使用如下函数来访问属性:

  1. getattr(obj, name[, default]) : 访问对象的属性。

  2. hasattr(obj,name) : 检查是否存在一个属性。

  3. setattr(obj,name,value) : 设置一个属性。如果属性不存在,会创建一个新属性。

  4. delattr(obj, name) : 删除属性。

实例:

hasattr(emp1, 'age')    # 如果存在 'age' 属性返回 True。
getattr(emp1, 'age')    # 返回 'age' 属性的值
setattr(emp1, 'age', 18) # 添加属性 'age' 值为 18
delattr(empl, 'age')    # 删除属性 'age'

Python内置类属性

Python有如下几种内置属性:

  • __dict__ : 类的属性(包含一个字典,由类的数据属性组成)

  • __doc__ :类的文档字符串

  • __name__: 类名

  • __module__: 类定义所在的模块(类的全名是'__main__.className',如果类位于一个导入模块mymod中,那么className.__module__ 等于 mymod)

  • __bases__ : 类的所有父类构成元素(包含了以个由所有父类组成的元组) 

实例:

#coding=utf-8
#!/usr/bin/python

class Employee:
   '所有员工的基类'
   empCount = 0

   def __init__(self, name, salary):
      self.name = name
      self.salary = salary
      Employee.empCount += 1
   
   def displayCount(self):
     print "Total Employee %d" % Employee.empCount

   def displayEmployee(self):
      print "Name : ", self.name,  ", Salary: ", self.salary

print "Employee.__doc__:", Employee.__doc__
print "Employee.__name__:", Employee.__name__
print "Employee.__module__:", Employee.__module__
print "Employee.__bases__:", Employee.__bases__
print "Employee.__dict__:", Employee.__dict__

运行案例

Python对象销毁

Pythonzhu引用计数来追踪内存中的对象。

在Python内部记录着所有使用中的对象各有多少引用。

一个内部跟踪变量称为一个引用计数器。

当对象被创建时,就创建了一个引用计数,当这个对象不在需要时,即这个对象的引用计数变为0时,被垃圾回收。回收不是立即回收,由解释器在适当的时机,将垃圾对象占用的内存空间回收。

垃圾回收机制不仅针对引用计数为0的对象,同样也可以处理循环引用的情况。循环引用指的是,两个对象相互引用,但是没有其他变量引用他们。这种情况下,仅使用引用计数是不够的。Python 的垃圾收集器实际上是一个引用计数器和一个循环垃圾收集器。作为引用计数的补充, 垃圾收集器也会留心被分配的总量很大(及未通过引用计数销毁的那些)的对象。 在这种情况下, 解释器会暂停下来, 试图清理所有未引用的循环。

实例:

#coding=utf-8
#!/usr/bin/python

class Point:
   def __init( self, x=0, y=0):
      self.x = x
      self.y = y
   def __del__(self):
      class_name = self.__class__.__name__
      print class_name, "destroyed"

pt1 = Point()
pt2 = pt1
pt3 = pt1
print id(pt1), id(pt2), id(pt3) # 打印对象的id
del pt1
del pt2
del pt3

运行案例

说明:析构函数 __del__ ,__del__在对象消逝的时候被调用,当对象不再被使用时,__del__方法运行。

类的继承

面向对象的编程带来的主要好处之一是代码的重用,实现这种重用的方法之一是通过继承机制。继承完全可以理解成类之间的类型和子类型关系。

需要注意的地方:继承语法 class 派生类名(基类名)://... 基类名写作括号里,基本类是在类定义的时候,在元组之中指明的。

在python中继承中的一些特点:

1:在继承中基类的构造(__init__()方法)不会被自动调用,它需要在其派生类的构造中亲自专门调用。

2:在调用基类的方法时,需要加上基类的类名前缀,且需要带上self参数变量。区别于在类中调用普通函数时并不需要带上self参数

3:Python总是首先查找对应类型的方法,如果它不能在派生类中找到对应的方法,它才开始到基类中逐个查找。(先在本类中查找调用的方法,找不到才去基类中找)。

如果在继承元组中列了一个以上的类,那么它就被称作"多重继承" 。

语法:

class SubClassName (ParentClass1[, ParentClass2, ...]):
   'Optional class documentation string'
   class_suite

实例:

#coding=utf-8
#!/usr/bin/python

class Parent:        # 定义父类
   parentAttr = 100
   def __init__(self):
      print "调用父类构造函数"

   def parentMethod(self):
      print '调用父类方法'

   def setAttr(self, attr):
      Parent.parentAttr = attr

   def getAttr(self):
      print "父类属性 :", Parent.parentAttr

class Child(Parent): # 定义子类
   def __init__(self):
      print "调用子类构造方法"

   def childMethod(self):
      print '调用子类方法 child method'

c = Child()          # 实例化子类
c.childMethod()      # 调用子类的方法
c.parentMethod()     # 调用父类方法
c.setAttr(200)       # 再次调用父类的方法
c.getAttr()          # 再次调用父类的方法

运行案例

Python还允许继承多个类。

语法:

class A:        # 定义类 A
.....

class B:         # 定义类 B
.....

class C(A, B):   # 继承类 A 和 B
.....

可以使用issubclass()或者isinstance()方法来检测。

  • issubclass() - 布尔函数判断一个类是另一个类的子类或者子孙类,语法:issubclass(sub,sup)

  • isinstance(obj, Class) 布尔函数如果obj是Class类的实例对象或者是一个Class子类的实例对象则返回true。

方法重写

如果父类方法的功能不能满足需求,可以在子类重写父类的方法。

实例:

#coding=utf-8
#!/usr/bin/python

class Parent:        # 定义父类
   def myMethod(self):
      print '调用父类方法'

class Child(Parent): # 定义子类
   def myMethod(self):
      print '调用子类方法'

c = Child()          # 子类实例
c.myMethod()         # 子类调用重写方法

运行案例

基础重载方法

方法说明调用示例
__init__ ( self [,args...] )构造函数 obj = className(args)
__del__( self )析构方法, 删除一个对象
dell obj
__repr__( self )转化为供解释器读取的形式
repr(obj)
__str__( self )用于将值转化为适于人阅读的形式
 str(obj)
__cmp__ ( self, x )对象比较
 cmp(obj, x)

运算符重载

实例:

#!/usr/bin/python

class Vector:
   def __init__(self, a, b):
      self.a = a
      self.b = b

   def __str__(self):
      return 'Vector (%d, %d)' % (self.a, self.b)
   
   def __add__(self,other):
      return Vector(self.a + other.a, self.b + other.b)

v1 = Vector(2,10)
v2 = Vector(5,-2)
print v1 + v2

运行案例

类属性/方法

类的私有属性

__private_attrs:两个下划线开头,声明该属性为私有,不能在类地外部被使用或直接访问。

在类内部的方法中使用时 self.__private_attrs。

类的方法

在类的内部,使用def关键字可以为类定义一个方法,与一般函数定义不同,类方法必须包含参数self,且为第一个参数。

类的私有方法

__private_method:两个下划线开头,声明该方法为私有方法,不能在类地外部调用。

在类的内部调用 self.__private_methods。

实例:

#coding=utf-8
#!/usr/bin/python

class JustCounter:
	__secretCount = 0  # 私有变量
	publicCount = 0    # 公开变量

	def count(self):
		self.__secretCount += 1
		self.publicCount += 1
		print self.__secretCount

counter = JustCounter()
counter.count()
counter.count()
print counter.publicCount
print counter.__secretCount  # 报错,实例不能访问私有变量

运行案例

Python不允许实例化的类访问私有数据,但可以使用 object._className__attrName( 对象名._类名__私有属性名 )访问属性。

实例:

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

class Imooc:
    __site = "www.imooc.com"

imooc = Imooc()
print imooc._Imooc__site

运行案例

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