python 面向對象（進階篇）

時間 2019-11-06

標籤 python 面向對象進階欄目 Python 简体版

原文原文鏈接

上一篇《Python 面向對象（初級篇）》文章介紹了面向對象基本知識：html

面向對象是一種編程方式，此編程方式的實現是基於對類和對象的使用
類是一個模板，模板中包裝了多個「函數」供使用（能夠講多函數中公用的變量封裝到對象中）
對象，根據模板建立的實例（即：對象），實例用於調用被包裝在類中的函數
面向對象三大特性：封裝、繼承和多態

本篇將詳細介紹Python 類的成員、成員修飾符、類的特殊成員。python

類的成員

類的成員能夠分爲三大類：字段、方法和屬性程序員

注：全部成員中，只有普通字段的內容保存對象中，即：根據此類建立了多少對象，在內存中就有多少個普通字段。而其餘的成員，則都是保存在類中，即：不管對象的多少，在內存中只建立一份。數據庫

1、字段編程

字段包括：普通字段和靜態字段，他們在定義和使用中有所區別，而最本質的區別是內存中保存的位置不一樣，cookie

普通字段屬於對象
靜態字段屬於類

class Province:

    # 靜態字段
    country ＝ '中國'

    def __init__(self, name):

        # 普通字段
        self.name = name


# 直接訪問普通字段
obj = Province('河北省')
print obj.name

# 直接訪問靜態字段
Province.country

字段的定義和使用

由上述代碼能夠看出【普通字段須要經過對象來訪問】【靜態字段經過類訪問】，在使用上能夠看出普通字段和靜態字段的歸屬是不一樣的。其在內容的存儲方式相似以下圖：框架

由上圖但是：less

靜態字段在內存中只保存一份
普通字段在每一個對象中都要保存一份

應用場景：經過類建立對象時，若是每一個對象都具備相同的字段，那麼就使用靜態字段ide

2、方法函數

方法包括：普通方法、靜態方法和類方法，三種方法在內存中都歸屬於類，區別在於調用方式不一樣。

普通方法：由對象調用；至少一個self參數；執行普通方法時，自動將調用該方法的對象賦值給self；
類方法：由類調用；至少一個cls參數；執行類方法時，自動將調用該方法的類複製給cls；
靜態方法：由類調用；無默認參數；

class Foo:

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

    def ord_func(self):
        """ 定義普通方法，至少有一個self參數 """

        # print self.name
        print '普通方法'

    @classmethod
    def class_func(cls):
        """ 定義類方法，至少有一個cls參數 """

        print '類方法'

    @staticmethod
    def static_func():
        """ 定義靜態方法 ，無默認參數"""

        print '靜態方法'


# 調用普通方法
f = Foo()
f.ord_func()

# 調用類方法
Foo.class_func()

# 調用靜態方法
Foo.static_func()

方法的定義和使用

相同點：對於全部的方法而言，均屬於類（非對象）中，因此，在內存中也只保存一份。

不一樣點：方法調用者不一樣、調用方法時自動傳入的參數不一樣。

3、屬性　　

若是你已經瞭解Python類中的方法，那麼屬性就很是簡單了，由於Python中的屬性實際上是普通方法的變種。

對於屬性，有如下三個知識點：

屬性的基本使用
屬性的兩種定義方式

一、屬性的基本使用

# ############### 定義 ###############
class Foo:

    def func(self):
        pass

    # 定義屬性
    @property
    def prop(self):
        pass
# ############### 調用 ###############
foo_obj = Foo()

foo_obj.func()
foo_obj.prop   #調用屬性

屬性的定義和使用

由屬性的定義和調用要注意一下幾點：

定義時，在普通方法的基礎上添加 @property 裝飾器；
定義時，屬性僅有一個self參數
調用時，無需括號
方法：foo_obj.func()
屬性：foo_obj.prop

注意：屬性存在乎義是：訪問屬性時能夠製造出和訪問字段徹底相同的假象

屬性由方法變種而來，若是Python中沒有屬性，方法徹底能夠代替其功能。

實例：對於主機列表頁面，每次請求不可能把數據庫中的全部內容都顯示到頁面上，而是經過分頁的功能局部顯示，因此在向數據庫中請求數據時就要顯示的指定獲取從第m條到第n條的全部數據（即：limit m,n），這個分頁的功能包括：

根據用戶請求的當前頁和總數據條數計算出 m 和 n
根據m 和 n 去數據庫中請求數據

# ############### 定義 ###############
class Pager:
    
    def __init__(self, current_page):
        # 用戶當前請求的頁碼（第一頁、第二頁...）
        self.current_page = current_page
        # 每頁默認顯示10條數據
        self.per_items = 10 


    @property
    def start(self):
        val = (self.current_page - 1) * self.per_items
        return val

    @property
    def end(self):
        val = self.current_page * self.per_items
        return val

# ############### 調用 ###############

p = Pager(1)
p.start 就是起始值，即：m
p.end   就是結束值，即：n

View Code

從上述可見，Python的屬性的功能是：屬性內部進行一系列的邏輯計算，最終將計算結果返回。

二、屬性的兩種定義方式

屬性的定義有兩種方式：

裝飾器即：在方法上應用裝飾器
靜態字段即：在類中定義值爲property對象的靜態字段

裝飾器方式：在類的普通方法上應用@property裝飾器

咱們知道Python中的類有經典類和新式類，新式類的屬性比經典類的屬性豐富。（若是類繼object，那麼該類是新式類）
經典類，具備一種@property裝飾器（如上一步實例）

# ############### 定義 ###############    
class Goods:

    @property
    def price(self):
        return "wupeiqi"
# ############### 調用 ###############
obj = Goods()
result = obj.price  # 自動執行 @property 修飾的 price 方法，並獲取方法的返回值

View Code

新式類，具備三種@property裝飾器

# ############### 定義 ###############
class Goods(object):

    @property
    def price(self):
        print '@property'

    @price.setter
    def price(self, value):
        print '@price.setter'

    @price.deleter
    def price(self):
        print '@price.deleter'

# ############### 調用 ###############
obj = Goods()

obj.price          # 自動執行 @property 修飾的 price 方法，並獲取方法的返回值

obj.price = 123    # 自動執行 @price.setter 修飾的 price 方法，並將  123 賦值給方法的參數

del obj.price      # 自動執行 @price.deleter 修飾的 price 方法

View Code

注：經典類中的屬性只有一種訪問方式，其對應被 @property 修飾的方法
新式類中的屬性有三種訪問方式，並分別對應了三個被@property、@方法名.setter、@方法名.deleter修飾的方法

因爲新式類中具備三種訪問方式，咱們能夠根據他們幾個屬性的訪問特色，分別將三個方法定義爲對同一個屬性：獲取、修改、刪除

class Goods(object):

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

    @property
    def price(self):
        # 實際價格 = 原價 * 折扣
        new_price = self.original_price * self.discount
        return new_price

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

    @price.deltter
    def price(self, value):
        del self.original_price

obj = Goods()
obj.price         # 獲取商品價格
obj.price = 200   # 修改商品原價
del obj.price     # 刪除商品原價

實例

靜態字段方式，建立值爲property對象的靜態字段

當使用靜態字段的方式建立屬性時，經典類和新式類無區別

class Foo:

    def get_bar(self):
        return 'wupeiqi'

    BAR = property(get_bar)

obj = Foo()
reuslt = obj.BAR        # 自動調用get_bar方法，並獲取方法的返回值
print reuslt

View Code

property的構造方法中有個四個參數

第一個參數是方法名，調用 對象.屬性 時自動觸發執行方法
第二個參數是方法名，調用 對象.屬性＝ XXX 時自動觸發執行方法
第三個參數是方法名，調用 del 對象.屬性 時自動觸發執行方法
第四個參數是字符串，調用 對象.屬性.__doc__ ，此參數是該屬性的描述信息

class Foo：

    def get_bar(self):
        return 'wupeiqi'

    # *必須兩個參數
    def set_bar(self, value): 
        return return 'set value' + value

    def del_bar(self):
        return 'wupeiqi'

    BAR ＝ property(get_bar, set_bar, del_bar, 'description...')

obj = Foo()

obj.BAR              # 自動調用第一個參數中定義的方法：get_bar
obj.BAR = "alex"     # 自動調用第二個參數中定義的方法：set_bar方法，並將「alex」看成參數傳入
del Foo.BAR          # 自動調用第三個參數中定義的方法：del_bar方法
obj.BAE.__doc__      # 自動獲取第四個參數中設置的值：description...

View Code

因爲靜態字段方式建立屬性具備三種訪問方式，咱們能夠根據他們幾個屬性的訪問特色，分別將三個方法定義爲對同一個屬性：獲取、修改、刪除

class Goods(object):

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

    def get_price(self):
        # 實際價格 = 原價 * 折扣
        new_price = self.original_price * self.discount
        return new_price

    def set_price(self, value):
        self.original_price = value

    def del_price(self, value):
        del self.original_price

    PRICE = property(get_price, set_price, del_price, '價格屬性描述...')

obj = Goods()
obj.PRICE         # 獲取商品價格
obj.PRICE = 200   # 修改商品原價
del obj.PRICE     # 刪除商品原價

實例

注意：Python WEB框架 Django 的視圖中 request.POST 就是使用的靜態字段的方式建立的屬性

class WSGIRequest(http.HttpRequest):
    def __init__(self, environ):
        script_name = get_script_name(environ)
        path_info = get_path_info(environ)
        if not path_info:
            # Sometimes PATH_INFO exists, but is empty (e.g. accessing
            # the SCRIPT_NAME URL without a trailing slash). We really need to
            # operate as if they'd requested '/'. Not amazingly nice to force
            # the path like this, but should be harmless.
            path_info = '/'
        self.environ = environ
        self.path_info = path_info
        self.path = '%s/%s' % (script_name.rstrip('/'), path_info.lstrip('/'))
        self.META = environ
        self.META['PATH_INFO'] = path_info
        self.META['SCRIPT_NAME'] = script_name
        self.method = environ['REQUEST_METHOD'].upper()
        _, content_params = cgi.parse_header(environ.get('CONTENT_TYPE', ''))
        if 'charset' in content_params:
            try:
                codecs.lookup(content_params['charset'])
            except LookupError:
                pass
            else:
                self.encoding = content_params['charset']
        self._post_parse_error = False
        try:
            content_length = int(environ.get('CONTENT_LENGTH'))
        except (ValueError, TypeError):
            content_length = 0
        self._stream = LimitedStream(self.environ['wsgi.input'], content_length)
        self._read_started = False
        self.resolver_match = None

    def _get_scheme(self):
        return self.environ.get('wsgi.url_scheme')

    def _get_request(self):
        warnings.warn('`request.REQUEST` is deprecated, use `request.GET` or '
                      '`request.POST` instead.', RemovedInDjango19Warning, 2)
        if not hasattr(self, '_request'):
            self._request = datastructures.MergeDict(self.POST, self.GET)
        return self._request

    @cached_property
    def GET(self):
        # The WSGI spec says 'QUERY_STRING' may be absent.
        raw_query_string = get_bytes_from_wsgi(self.environ, 'QUERY_STRING', '')
        return http.QueryDict(raw_query_string, encoding=self._encoding)
    
    # ############### 看這裏看這裏  ###############
    def _get_post(self):
        if not hasattr(self, '_post'):
            self._load_post_and_files()
        return self._post

    # ############### 看這裏看這裏  ###############
    def _set_post(self, post):
        self._post = post

    @cached_property
    def COOKIES(self):
        raw_cookie = get_str_from_wsgi(self.environ, 'HTTP_COOKIE', '')
        return http.parse_cookie(raw_cookie)

    def _get_files(self):
        if not hasattr(self, '_files'):
            self._load_post_and_files()
        return self._files

    # ############### 看這裏看這裏  ###############
    POST = property(_get_post, _set_post)
    
    FILES = property(_get_files)
    REQUEST = property(_get_request)

Django源碼

因此，定義屬性共有兩種方式，分別是【裝飾器】和【靜態字段】，而【裝飾器】方式針對經典類和新式類又有所不一樣。

類成員的修飾符

類的全部成員在上一步驟中已經作了詳細的介紹，對於每個類的成員而言都有兩種形式：

公有成員，在任何地方都能訪問
私有成員，只有在類的內部才能方法

私有成員和公有成員的定義不一樣：私有成員命名時，前兩個字符是下劃線。（特殊成員除外，例如：__init__、__call__、__dict__等）

class C:

	def __init__(self):
        self.name = '公有字段'
		self.__foo = "私有字段"

私有成員和公有成員的訪問限制不一樣：

靜態字段

公有靜態字段：類能夠訪問；類內部能夠訪問；派生類中能夠訪問
私有靜態字段：僅類內部能夠訪問；

class C:

    name = "公有靜態字段"

    def func(self):
        print C.name

class D(C):

    def show(self):
        print C.name


C.name         # 類訪問

obj = C()
obj.func()     # 類內部能夠訪問

obj_son = D()
obj_son.show() # 派生類中能夠訪問

公有靜態字段

class C:

    __name = "公有靜態字段"

    def func(self):
        print C.__name

class D(C):

    def show(self):
        print C.__name


C.__name       # 類訪問            ==> 錯誤

obj = C()
obj.func()     # 類內部能夠訪問     ==> 正確

obj_son = D()
obj_son.show() # 派生類中能夠訪問   ==> 錯誤

私有靜態字段

普通字段

公有普通字段：對象能夠訪問；類內部能夠訪問；派生類中能夠訪問
私有普通字段：僅類內部能夠訪問；

ps：若是想要強制訪問私有字段，能夠經過【對象._類名__私有字段明】訪問（如：obj._C__foo），不建議強制訪問私有成員。

class C:
    
    def __init__(self):
        self.foo = "公有字段"

    def func(self):
        print self.foo 　#　類內部訪問

class D(C):
    
    def show(self):
        print self.foo　＃　派生類中訪問

obj = C()

obj.foo     # 經過對象訪問
obj.func()  # 類內部訪問

obj_son = D();
obj_son.show()  # 派生類中訪問

公有字段

class C:
    
    def __init__(self):
        self.__foo = "私有字段"

    def func(self):
        print self.foo 　#　類內部訪問

class D(C):
    
    def show(self):
        print self.foo　＃　派生類中訪問

obj = C()

obj.__foo     # 經過對象訪問    ==> 錯誤
obj.func()  # 類內部訪問        ==> 正確

obj_son = D();
obj_son.show()  # 派生類中訪問  ==> 錯誤

私有字段

方法、屬性的訪問於上述方式類似，即：私有成員只能在類內部使用

ps：非要訪問私有屬性的話，能夠經過對象._類__屬性名

類的特殊成員

上文介紹了Python的類成員以及成員修飾符，從而瞭解到類中有字段、方法和屬性三大類成員，而且成員名前若是有兩個下劃線，則表示該成員是私有成員，私有成員只能由類內部調用。不管人或事物每每都有不按套路出牌的狀況，Python的類成員也是如此，存在着一些具備特殊含義的成員，詳情以下：

1. __doc__

　　表示類的描述信息

class Foo:
    """ 描述類信息，這是用於看片的神奇 """

    def func(self):
        pass

print Foo.__doc__
#輸出：類的描述信息

View Code

2. __module__ 和 __class__

　　__module__ 表示當前操做的對象在那個模塊

　　__class__ 表示當前操做的對象的類是什麼

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

class C:

    def __init__(self):
        self.name = 'wupeiqi'

lib/aa.py

from lib.aa import C

obj = C()
print obj.__module__  # 輸出 lib.aa，即：輸出模塊
print obj.__class__      # 輸出 lib.aa.C，即：輸出類

index.py

3. __init__

　　構造方法，經過類建立對象時，自動觸發執行。

class Foo:

    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.age = 18


obj = Foo('wupeiqi') # 自動執行類中的 __init__ 方法

View Code

4. __del__

　　析構方法，當對象在內存中被釋放時，自動觸發執行。

注：此方法通常無須定義，由於Python是一門高級語言，程序員在使用時無需關心內存的分配和釋放，由於此工做都是交給Python解釋器來執行，因此，析構函數的調用是由解釋器在進行垃圾回收時自動觸發執行的。

class Foo:

    def __del__(self):
        pass

View Code

5. __call__

　　對象後面加括號，觸發執行。

注：構造方法的執行是由建立對象觸發的，即：對象 = 類名() ；而對於 __call__ 方法的執行是由對象後加括號觸發的，即：對象() 或者類()()

class Foo:

    def __init__(self):
        pass
    
    def __call__(self, *args, **kwargs):

        print '__call__'


obj = Foo() # 執行 __init__
obj()       # 執行 __call__

View Code

6. __dict__

　　類或對象中的全部成員

上文中咱們知道：類的普通字段屬於對象；類中的靜態字段和方法等屬於類，即：

class Province:

    country = 'China'

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

    def func(self, *args, **kwargs):
        print 'func'

# 獲取類的成員，即：靜態字段、方法、
print Province.__dict__
# 輸出：{'country': 'China', '__module__': '__main__', 'func': <function func at 0x10be30f50>, '__init__': <function __init__ at 0x10be30ed8>, '__doc__': None}

obj1 = Province('HeBei',10000)
print obj1.__dict__
# 獲取 對象obj1 的成員
# 輸出：{'count': 10000, 'name': 'HeBei'}

obj2 = Province('HeNan', 3888)
print obj2.__dict__
# 獲取 對象obj1 的成員
# 輸出：{'count': 3888, 'name': 'HeNan'}

View Code

7. __str__

　　若是一個類中定義了__str__方法，那麼在打印對象時，默認輸出該方法的返回值。

class Foo:

    def __str__(self):
        return 'wupeiqi'


obj = Foo()
print obj
# 輸出：wupeiqi

View Code

八、__getitem__、__setitem__、__delitem__

用於索引操做，如字典。以上分別表示獲取、設置、刪除數據

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

class Foo(object):

    def __getitem__(self, key):
        print '__getitem__',key

    def __setitem__(self, key, value):
        print '__setitem__',key,value

    def __delitem__(self, key):
        print '__delitem__',key


obj = Foo()

result = obj['k1']      # 自動觸發執行 __getitem__
obj['k2'] = 'wupeiqi'   # 自動觸發執行 __setitem__
del obj['k1']           # 自動觸發執行 __delitem__

九、__getslice__、__setslice__、__delslice__

該三個方法用於分片操做，如：列表

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

class Foo(object):

    def __getslice__(self, i, j):
        print '__getslice__',i,j

    def __setslice__(self, i, j, sequence):
        print '__setslice__',i,j

    def __delslice__(self, i, j):
        print '__delslice__',i,j

obj = Foo()

obj[-1:1]                   # 自動觸發執行 __getslice__
obj[0:1] = [11,22,33,44]    # 自動觸發執行 __setslice__
del obj[0:2]                # 自動觸發執行 __delslice__

10. __iter__

用於迭代器，之因此列表、字典、元組能夠進行for循環，是由於類型內部定義了 __iter__

class Foo(object):
    pass


obj = Foo()

for i in obj:
    print i
    
# 報錯：TypeError: 'Foo' object is not iterable

第一步

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

class Foo(object):
    
    def __iter__(self):
        pass

obj = Foo()

for i in obj:
    print i

# 報錯：TypeError: iter() returned non-iterator of type 'NoneType'

第二步

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

class Foo(object):

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

    def __iter__(self):
        return iter(self.sq)

obj = Foo([11,22,33,44])

for i in obj:
    print i

第三步

以上步驟能夠看出，for循環迭代的實際上是 iter([11,22,33,44]) ，因此執行流程能夠變動爲：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

obj = iter([11,22,33,44])

for i in obj:
    print i

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

obj = iter([11,22,33,44])

while True:
    val = obj.next()
    print val

For循環語法內部

11. __new__ 和 __metaclass__

閱讀如下代碼：

class Foo(object):

    def __init__(self):
        pass

obj = Foo()   # obj是經過Foo類實例化的對象

上述代碼中，obj 是經過 Foo 類實例化的對象，其實，不只 obj 是一個對象，Foo類自己也是一個對象，由於在Python中一切事物都是對象。

若是按照一切事物都是對象的理論：obj對象是經過執行Foo類的構造方法建立，那麼Foo類對象應該也是經過執行某個類的構造方法建立。

print type(obj) # 輸出：<class '__main__.Foo'>     表示，obj 對象由Foo類建立
print type(Foo) # 輸出：<type 'type'>              表示，Foo類對象由 type 類建立

因此，obj對象是Foo類的一個實例，Foo類對象是 type 類的一個實例，即：Foo類對象是經過type類的構造方法建立。

那麼，建立類就能夠有兩種方式：

a). 普通方式

class Foo(object):

    def func(self):
        print 'hello wupeiqi'

b).特殊方式（type類的構造函數）

def func(self):
    print 'hello wupeiqi'

Foo = type('Foo',(object,), {'func': func})
#type第一個參數：類名
#type第二個參數：當前類的基類
#type第三個參數：類的成員

＝＝》類是由 type 類實例化產生

那麼問題來了，類默認是由 type 類實例化產生，type類中如何實現的建立類？類又是如何建立對象？

答：類中有一個屬性 __metaclass__，其用來表示該類由誰來實例化建立，因此，咱們能夠爲 __metaclass__ 設置一個type類的派生類，從而查看類建立的過程。

class MyType(type):

    def __init__(self, what, bases=None, dict=None):
        super(MyType, self).__init__(what, bases, dict)

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        obj = self.__new__(self, *args, **kwargs)

        self.__init__(obj)

class Foo(object):

    __metaclass__ = MyType

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

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        return object.__new__(cls, *args, **kwargs)

# 第一階段：解釋器從上到下執行代碼建立Foo類
# 第二階段：經過Foo類建立obj對象
obj = Foo()