Python 面向对象

面向对象技术简介

• 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。

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  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，如下实例:

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

  类的帮助信息可以通过ClassName.__doc__查看。

  class_suite 由类成员，方法，数据属性组成。

  实例

  以下是一个简单的Python类实例:

  #!/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

  • 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。你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

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    创建实例对象

    要创建一个类的实例，你可以使用类的名称，并通过__init__方法接受参数。

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

    访问属性

    您可以使用点(.)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

    完整实例：

    #!/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
    
    "创建 Employee 类的第一个对象"
    emp1 = Employee("Zara", 2000)
    "创建 Employee 类的第二个对象"
    emp2 = Employee("Manni", 5000)
    emp1.displayEmployee()
    emp2.displayEmployee()
    print "Total Employee %d" % Employee.empCount

    执行以上代码输出结果如下：

    Name :  Zara ,Salary:  2000
    Name :  Manni ,Salary:  5000
    Total Employee 2

    你可以添加，删除，修改类的属性，如下所示：

    emp1.age = 7  # 添加一个 'age' 属性
    emp1.age = 8  # 修改 'age' 属性
    del emp1.age  # 删除 'age' 属性

    你也可以使用以下函数的方式来访问属性：

    • getattr(obj, name[, default]) : 访问对象的属性。
    • hasattr(obj,name) : 检查是否存在一个属性。
    • 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。
    • delattr(obj, name) : 删除属性。

      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', 8) # 添加属性 'age' 值为 8
      delattr(empl, 'age')    # 删除属性 'age'

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      Python内置类属性

      • __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）

        Python内置类属性调用实例如下：

        #!/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
        
        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__

        执行以上代码输出结果如下：

        Employee.__doc__: 所有员工的基类
        Employee.__name__: Employee
        Employee.__module__: __main__
        Employee.__bases__: ()
        Employee.__dict__: {'__module__': '__main__', 'displayCount': , 'empCount': 0, 'displayEmployee': , '__doc__': '\xe6\x89\x80\xe6\x9c\x89\xe5\x91\x98\xe5\xb7\xa5\xe7\x9a\x84\xe5\x9f\xba\xe7\xb1\xbb', '__init__': }

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        python对象销毁(垃圾回收)

        同Java语言一样，Python使用了引用计数这一简单技术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， 当这个对象不再需要时， 也就是说， 这个对象的引用计数变为0 时， 它被垃圾回收。但是回收不是"立即"的， 由解释器在适当的时机，将垃圾对象占用的内存空间回收。

        a = 40      # 创建对象  <40>
        b = a       # 增加引用， <40> 的计数
        c = [b]     # 增加引用.  <40> 的计数
        
        del a       # 减少引用 <40> 的计数
        b = 100     # 减少引用 <40> 的计数
        c[0] = -1   # 减少引用 <40> 的计数

        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

        析构函数 __del__ ，__del__在对象销毁的时候被调用，当对象不再被使用时，__del__方法运行：

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

        以上实例运行结果如下：

        3083401324 3083401324 3083401324
        Point 销毁

        注意：通常你需要在单独的文件中定义一个类，

        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：

          派生类的声明，与他们的父类类似，继承的基类列表跟在类名之后，如下所示：

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

          实例：

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

          以上代码执行结果如下：

          调用子类构造方法
          调用子类方法 child method
          调用父类方法
          父类属性 : 200

          你可以继承多个类

          class A:        # 定义类 A
          .....
          
          class B:         # 定义类 B
          .....
          
          class C(A, B):   # 继承类 A 和 B
          .....

          你可以使用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。

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            方法重写

            如果你的父类方法的功能不能满足你的需求，你可以在子类重写你父类的方法：

            实例：

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

            执行以上代码输出结果如下：

            调用子类方法

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            基础重载方法

            下表列出了一些通用的功能，你可以在自己的类重写：

            序号	方法, 描述 & 简单的调用
            1	__init__ ( self [,args...] ) 构造函数 简单的调用方法: obj = className(args)
            2	__del__( self ) 析构方法, 删除一个对象 简单的调用方法 : dell obj
            3	__repr__( self ) 转化为供解释器读取的形式 简单的调用方法 : repr(obj)
            4	__str__( self ) 用于将值转化为适于人阅读的形式 简单的调用方法 : str(obj)
            5	__cmp__ ( self, x ) 对象比较 简单的调用方法 : cmp(obj, x)

            ---

            运算符重载

            Python同样支持运算符重载，实例如下：

            #!/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

            以上代码执行结果如下所示:

            Vector(7,8)

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            类属性与方法

            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

            在类地内部，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

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

            Python 通过改变名称来包含类名:

            1
            2
            2
            Traceback (most recent call last):
              File "test.py", line 17, in 
                print counter.__secretCount  # 报错，实例不能访问私有变量
            AttributeError: JustCounter instance has no attribute '__secretCount'

            Python不允许实例化的类访问私有数据，但你可以使用 object._className__attrName 访问属性，将如下代码替换以上代码的最后一行代码：

            .........................
            print counter._JustCounter__secretCount

            执行以上代码，执行结果如下：

            1
            2
            2
            2