defperson(name,age,sex,job):data={'name':name,'age':age,'sex':sex,'job':job}returndatadefdog(name,dog_type):data={'name':name,'type':dog_type}returndata上面两个方法相当于造了两个模子,游戏里的每个人和每条狗都拥有相同里的属性。游戏开始,你根据一个人或一只狗传入的具体信息来塑造一个具体的人或者狗,怎么生成呢?
d1=dog("李磊","京巴")p1=person("严帅",36,"F","运维")p2=person("egon",27,"F","Teacher")两个角色对象生成了,狗和人还有不同的功能呀,狗会咬人,人会打狗,对不对怎么实现呢,。。想到了,可以每个功能再写一个函数,想执行哪个功能,直接调用就可以了,对不?
defbark(d):print("dog%s:wang.wang..wang..."%d['name'])defwalk(p):print("person%siswalking..."%p['name'])
walk(p1)bark(d1)上面的功能实现的简直是完美!
但是仔细玩耍一会,你就不小心干了下面这件事
p1=person("严帅",36,"F","运维")bark(p1)#把人的对象传给了狗的方法事实上,从你写的代码上来看,这并没出错。很显然,人是不能调用狗的功能的,但在你的程序例没有做限制,如何在代码级别实现这个限制呢?
限制功能的全新代码
defperson(name,age,sex,job):defwalk(p):print("person%siswalking..."%p['name'])data={'name':name,'age':age,'sex':sex,'job':job,'walk':walk}returndatadefdog(name,dog_type):defbark(d):print("dog%s:wang.wang..wang..."%d['name'])data={'name':name,'type':dog_type,'bark':bark}returndata生成具体的狗和人
d1=dog("李磊","京巴")p1=person("严帅",36,"F","运维")p2=person("egon",27,"F","Teacher")无法调用
d1['bark'](p1)#把人传给了狗的方法你是如此的机智,这样就实现了限制人只能用人自己的功能啦。
刚才你只是阻止了两个完全不同的角色之前的功能混用,但有没有可能,同一个种角色,但有些属性是不同的呢?比如,大家都打过cs吧,cs里有警察和恐怖份子,但因为都是人,所以你写一个角色叫person(),警察和恐怖份子都可以互相射击,但警察不可以杀人质,恐怖分子可以,这怎么实现呢?你想了说想,说,简单,只需要在杀人质的功能里加个判断,如果是警察,就不让杀不就ok了么。没错,这虽然解决了杀人质的问题,但其实你会发现,警察和恐怖分子的区别还有很多,同时又有很多共性,如果在每个区别处都单独做判断,那得累死。
你想了想说,那就直接写2个角色吧,反正这么多区别,我的哥,不能写两个角色呀,因为他们还有很多共性,写两个不同的角色,就代表相同的功能也要重写了。
面向过程的程序设计的核心是过程(流水线式思维),过程即解决问题的步骤,面向过程的设计就好比精心设计好一条流水线,考虑周全什么时候处理什么东西。
优点是:极大的降低了写程序的复杂度,只需要顺着要执行的步骤,堆叠代码即可。
缺点是:一套流水线或者流程就是用来解决一个问题,代码牵一发而动全身。
应用场景:一旦完成基本很少改变的场景,著名的例子有Linux內核,git,以及ApacheHTTPServer等。
面向对象的程序设计
优点是:解决了程序的扩展性。对某一个对象单独修改,会立刻反映到整个体系中,如对游戏中一个人物参数的特征和技能修改都很容易。
缺点:可控性差,无法向面向过程的程序设计流水线式的可以很精准的预测问题的处理流程与结果,面向对象的程序一旦开始就由对象之间的交互解决问题,即便是上帝也无法预测最终结果。于是我们经常看到一个游戏人某一参数的修改极有可能导致阴霸的技能出现,一刀砍死3个人,这个游戏就失去平衡。
应用场景:需求经常变化的软件,一般需求的变化都集中在用户层,互联网应用,企业内部软件,游戏等都是面向对象的程序设计大显身手的好地方。
面向对象编程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。
了解一些名词:类、对象、实例、实例化
类:具有相同特征的一类事物(人、狗、老虎)
对象/实例:具体的某一个事物(隔壁阿花、楼下旺财)
实例化:类——>对象的过程(这在生活中表现的不明显,我们在后面再慢慢解释)
>>>dict#类型dict就是类dict
而具体的{'name':'eva'}这个字典,它是一个字典,可以使用字典的所有方法,并且里面有了具体的值,它就是字典的一个对象。对象就是已经实实在在存在的某一个具体的个体。
在python中,用变量表示特征,用函数表示技能,因而具有相同特征和技能的一类事物就是‘类’,对象是则是这一类事物中具体的一个。
'''class类名:'类的文档字符串'类体'''#我们创建一个类classData:pass-
classPerson:#定义一个人类role='person'#人的角色属性都是人defwalk(self):#人都可以走路,也就是有一个走路方法,也叫动态属性print("personiswalking...")3.1.2类有两种作用:属性引用和实例化3.1.2.1属性引用(类名.属性)classPerson:#定义一个人类role='person'#人的角色属性都是人defwalk(self):#人都可以走路,也就是有一个走路方法print("personiswalking...")print(Person.role)#查看人的role属性print(Person.walk)#引用人的走路方法,注意,这里不是在调用3.1.2.2实例化:类名加括号就是实例化,会自动触发__init__函数的运行,可以用它来为每个实例定制自己的特征classPerson:#定义一个人类role='person'#人的角色属性都是人def__init__(self,name):self.name=name#每一个角色都有自己的昵称;defwalk(self):#人都可以走路,也就是有一个走路方法print("personiswalking...")print(Person.role)#查看人的role属性print(Person.walk)#引用人的走路方法,注意,这里不是在调用实例化的过程就是类——>对象的过程
原本我们只有一个Person类,在这个过程中,产生了一个egg对象,有自己具体的名字、攻击力和生命值。
语法:对象名=类名(参数)
egg=Person('egon')#类名()就等于在执行Person.__init__()#执行完__init__()就会返回一个对象。这个对象类似一个字典,存着属于这个人本身的一些属性和方法。3.1.2.3查看属性&调用方法print(egg.name)#查看属性直接对象名.属性名print(egg.walk())#调用方法,对象名.方法名()3.1.2.4关于selfself:在实例化时自动将对象/实例本身传给__init__的第一个参数,你也可以给他起个别的名字,但是正常人都不会这么做。
classPerson:#定义一个人类role='person'#人的角色属性都是人def__init__(self,name,aggressivity,life_value):self.name=name#每一个角色都有自己的昵称;self.aggressivity=aggressivity#每一个角色都有自己的攻击力;self.life_value=life_value#每一个角色都有自己的生命值;defattack(self,dog):#人可以攻击狗,这里的狗也是一个对象。#人攻击狗,那么狗的生命值就会根据人的攻击力而下降dog.life_value-=self.aggressivity对象是关于类而实际存在的一个例子,即实例对象/实例只有一种作用:属性引用egg=Person('egon',10,1000)print(egg.name)print(egg.aggressivity)print(egg.life_value)当然了,你也可以引用一个方法,因为方法也是一个属性,只不过是一个类似函数的属性,我们也管它叫动态属性。引用动态属性并不是执行这个方法,要想调用方法和调用函数是一样的,都需要在后面加上括号
print(egg.attack)我知道在类里说,你可能还有好多地方不能理解。那我们就用函数来解释一下这个类呀,对象呀到底是个啥,你偷偷的用这个理解就好了,不要告诉别人
小结
class类名:def__init__(self,参数1,参数2):self.对象的属性1=参数1self.对象的属性2=参数2def方法名(self):passdef方法名2(self):pass对象名=类名(1,2)#对象就是实例,代表一个具体的东西#类名():类名+括号就是实例化一个类,相当于调用了__init__方法#括号里传参数,参数不需要传self,其他与init中的形参一一对应#结果返回一个对象对象名.对象的属性1#查看对象的属性,直接用对象名.属性名即可对象名.方法名()#调用类中的方法,直接用对象名.方法名()即可练一练
练习一:在终端输出如下信息小明,10岁,男,上山去砍柴小明,10岁,男,开车去东北小明,10岁,男,最爱大保健老李,90岁,男,上山去砍柴老李,90岁,男,开车去东北老李,90岁,男,最爱大保健老张…-
classPerson:def__init__(self,name,age,sex):self.name=nameself.age=ageself.sex=sexdefshangshan(self):print('%s,%s岁,%s,上山去砍柴'%(self.name,self.age,self.sex))defdrive(self):print('%s,%s岁,%s,开车去东北'%(self.name,self.age,self.sex))deffavor(self):print('%s,%s岁,%s,最爱大保健'%(self.name,self.age,self.sex))
现在我们已经有一个人类了,通过给人类一些具体的属性我们就可以拿到一个实实在在的人。现在我们要再创建一个狗类,狗就不能打人了,只能咬人,所以我们给狗一个bite方法。有了狗类,我们还要实例化一只实实在在的狗出来。然后人和狗就可以打架了。现在我们就来让他们打一架吧!
而类有两种属性:静态属性和动态属性
>>>id(egg.role)4341594072>>>id(Person.role)43415940723.4.2而类的动态属性是绑定到所有对象的>>>egg.attack
在obj.name会先从obj自己的名称空间里找name,找不到则去类中找,类也找不到就找父类...最后都找不到就抛出异常
#Course.language='English'#Course.__dict__['language']='Chinese'#print(Course.language)python=Course('egon','python','6months',20000)linux=Course('oldboy','linux','6months',20000)#['chinese']python.language=''#print(python.language)#print(linux.language)#Course.language='Chinese'#print(python.language)#print(linux.language)#delpython.language#print(python.language)#print(python.__dict__)#print(Course.language)#print(linux.language)#print(linux.__dict__)#类中的静态变量可以被对象和类调用#对于不可变数据类型来说,类变量最好用类名操作#对于可变数据类型来说,对象名的修改是共享的,重新赋值是独立的一些解释性的代码-
模拟人生#classPerson:#money=0#defwork(self):#Person.money+=1000#mother=Person()#father=Person()#Person.money+=1000#Person.money+=1000#print(Person.money)#mother.work()#father.work()#创建一个类,每实例化一个对象就计数#最终所有的对象共享这个数据#classFoo:#count=0#def__init__(self):#Foo.count+=1#f1=Foo()#f2=Foo()#print(f1.count)#print(f2.count)#f3=Foo()#print(f1.count)#认识绑定方法#deffunc():pass#print(func)#classFoo:#deffunc(self):#print('func')#deffun1(self):#pass#f1=Foo()#print(Foo.func)#print(f1.func)#print(f1.fun1)#
软件重用的重要方式除了继承之外还有另外一种方式,即:组合
组合指的是,在一个类中以另外一个类的对象作为数据属性,称为类的组合
classWeapon:defprick(self,obj):#这是该装备的主动技能,扎死对方obj.life_value-=500#假设攻击力是500classPerson:#定义一个人类role='person'#人的角色属性都是人def__init__(self,name):self.name=name#每一个角色都有自己的昵称;self.weapon=Weapon()#给角色绑定一个武器;egg=Person('egon')egg.weapon.prick()#egg组合了一个武器的对象,可以直接egg.weapon来使用组合类中的所有方法人狗大战完整版
#人狗大战classDog:def__init__(self,name,aggr,hp,kind):self.name=nameself.aggr=aggrself.hp=hpself.kind=kinddefbite(self,person):person.hp-=self.aggrclassPerson:def__init__(self,name,aggr,hp,sex):self.name=nameself.aggr=aggrself.hp=hpself.sex=sexself.money=0defattack(self,dog):dog.hp-=self.aggrdefget_weapon(self,weapon):ifself.money>=weapon.price:self.money-=weapon.priceself.weapon=weaponself.aggr+=weapon.aggrelse:print("余额不足,请先充值")classWeapon:def__init__(self,name,aggr,njd,price):self.name=nameself.aggr=aggrself.njd=njdself.price=pricedefhand18(self,person):ifself.njd>0:person.hp-=self.aggr*2self.njd-=1alex=Person('alex',0.5,100,'不详')jin=Dog('金老板',100,500,'teddy')w=Weapon('打狗棒',100,3,998)#alex装备打狗棒alex.money+=1000alex.get_weapon(w)print(alex.weapon)print(alex.aggr)alex.attack(jin)print(jin.hp)alex.weapon.hand18(jin)print(jin.hp)
圆环是由两个圆组成的,圆环的面积是外面圆的面积减去内部圆的面积。圆环的周长是内部圆的周长加上外部圆的周长。这个时候,我们就首先实现一个圆形类,计算一个圆的周长和面积。然后在"环形类"中组合圆形的实例作为自己的属性来用
frommathimportpiclassCircle:'''定义了一个圆形类;提供计算面积(area)和周长(perimeter)的方法'''def__init__(self,radius):self.radius=radiusdefarea(self):returnpi*self.radius*self.radiusdefperimeter(self):return2*pi*self.radiuscircle=Circle(10)#实例化一个圆area1=circle.area()#计算圆面积per1=circle.perimeter()#计算圆周长print(area1,per1)#打印圆面积和周长classRing:'''定义了一个圆环类提供圆环的面积和周长的方法'''def__init__(self,radius_outside,radius_inside):self.outsid_circle=Circle(radius_outside)self.inside_circle=Circle(radius_inside)defarea(self):returnself.outsid_circle.area()-self.inside_circle.area()defperimeter(self):returnself.outsid_circle.perimeter()+self.inside_circle.perimeter()ring=Ring(10,5)#实例化一个环形print(ring.perimeter())#计算环形的周长print(ring.area())#计算环形的面积用组合的方式建立了类与组合的类之间的关系,它是一种‘有’的关系,比如教授有生日,教授教python课程
classBirthDate:def__init__(self,year,month,day):self.year=yearself.month=monthself.day=dayclassCouse:def__init__(self,name,price,period):self.name=nameself.price=priceself.period=periodclassTeacher:def__init__(self,name,gender,birth,course):self.name=nameself.gender=genderself.birth=birthself.course=coursedefteach(self):print('teaching')p1=Teacher('egon','male',BirthDate('1995','1','27'),Couse('python','28000','4months'))print(p1.birth.year,p1.birth.month,p1.birth.day)print(p1.course.name,p1.course.price,p1.course.period)'''运行结果:127python280004months'''当类之间有显著不同,并且较小的类是较大的类所需要的组件时,用组合比较好
定义一个人类
classPerson:#定义一个人类role='person'#人的角色属性都是人def__init__(self,name,aggressivity,life_value,money):self.name=name#每一个角色都有自己的昵称;self.aggressivity=aggressivity#每一个角色都有自己的攻击力;self.life_value=life_value#每一个角色都有自己的生命值;self.money=moneydefattack(self,dog):#人可以攻击狗,这里的狗也是一个对象。#人攻击狗,那么狗的生命值就会根据人的攻击力而下降dog.life_value-=self.aggressivity定义一个狗类
classDog:#定义一个狗类role='dog'#狗的角色属性都是狗def__init__(self,name,breed,aggressivity,life_value):self.name=name#每一只狗都有自己的昵称;self.breed=breed#每一只狗都有自己的品种;self.aggressivity=aggressivity#每一只狗都有自己的攻击力;self.life_value=life_value#每一只狗都有自己的生命值;defbite(self,people):#狗可以咬人,这里的狗也是一个对象。#狗咬人,那么人的生命值就会根据狗的攻击力而下降people.life_value-=self.aggressivity接下来,又创建一个新的兵器类。
classWeapon:def__init__(self,name,price,aggrev,life_value):self.name=nameself.price=priceself.aggrev=aggrevself.life_value=life_valuedefupdate(self,obj):#obj就是要带这个装备的人obj.money-=self.price#用这个武器的人花钱买所以对应的钱要减少obj.aggressivity+=self.aggrev#带上这个装备可以让人增加攻击obj.life_value+=self.life_value#带上这个装备可以让人增加生命值defprick(self,obj):#这是该装备的主动技能,扎死对方obj.life_value-=500#假设攻击力是500测试交互
lance=Weapon('长矛',200,6,100)egg=Person('egon',10,1000,600)#创造了一个实实在在的人eggha2=Dog('二愣子','哈士奇',10,1000)#创造了一只实实在在的狗ha2#egg独自力战"二愣子"深感吃力,决定穷毕生积蓄买一把武器ifegg.money>lance.price:#如果egg的钱比装备的价格多,可以买一把长矛lance.update(egg)#egg花钱买了一个长矛防身,且自身属性得到了提高egg.weapon=lance#egg装备上了长矛print(egg.money,egg.life_value,egg.aggressivity)print(ha2.life_value)egg.attack(ha2)#egg打了ha2一下print(ha2.life_value)egg.weapon.prick(ha2)#发动武器技能print(ha2.life_value)#ha2不敌狡猾的人类用武器取胜,血槽空了一半按照这种思路一点一点的设计类和对象,最终你完全可以实现一个对战类游戏。
继承是一种创建新类的方式,在python中,新建的类可以继承一个或多个父类,父类又可称为基类或超类,新建的类称为派生类或子类
python中类的继承分为:单继承和多继承
classParentClass1:#定义父类passclassParentClass2:#定义父类passclassSubClass1(ParentClass1):#单继承,基类是ParentClass1,派生类是SubClasspassclassSubClass2(ParentClass1,ParentClass2):#python支持多继承,用逗号分隔开多个继承的类pass查看继承
>>>SubClass1.__bases__#__base__只查看从左到右继承的第一个子类,__bases__则是查看所有继承的父类(
>>>ParentClass1.__bases__(
抽象分成两个层次:
1.将奥巴马和梅西这俩对象比较像的部分抽取成类;
2.将人,猪,狗这三个类比较像的部分抽取成父类。
继承:是基于抽象的结果,通过编程语言去实现它,肯定是先经历抽象这个过程,才能通过继承的方式去表达出抽象的结构。
抽象只是分析和设计的过程中,一个动作或者说一种技巧,通过抽象可以得到类
我们不可能从头开始写一个类B,这就用到了类的继承的概念。
通过继承的方式新建类B,让B继承A,B会‘遗传’A的所有属性(数据属性和函数属性),实现代码重用
classAnimal:'''人和狗都是动物,所以创造一个Animal基类'''def__init__(self,name,aggressivity,life_value):self.name=name#人和狗都有自己的昵称;self.aggressivity=aggressivity#人和狗都有自己的攻击力;self.life_value=life_value#人和狗都有自己的生命值;defeat(self):print('%siseating'%self.name)classDog(Animal):passclassPerson(Animal):passegg=Person('egon',10,1000)ha2=Dog('二愣子',50,1000)egg.eat()ha2.eat()提示:用已经有的类建立一个新的类,这样就重用了已经有的软件中的一部分设置大部分,大大生了编程工作量,这就是常说的软件重用,不仅可以重用自己的类,也可以继承别人的,比如标准库,来定制新的数据类型,这样就是大大缩短了软件开发周期,对大型软件开发来说,意义重大.
当然子类也可以添加自己新的属性或者在自己这里重新定义这些属性(不会影响到父类),需要注意的是,一旦重新定义了自己的属性且与父类重名,那么调用新增的属性时,就以自己为准了。
classAnimal:'''人和狗都是动物,所以创造一个Animal基类'''def__init__(self,name,aggressivity,life_value):self.name=name#人和狗都有自己的昵称;self.aggressivity=aggressivity#人和狗都有自己的攻击力;self.life_value=life_value#人和狗都有自己的生命值;defeat(self):print('%siseating'%self.name)classDog(Animal):'''狗类,继承Animal类'''defbite(self,people):'''派生:狗有咬人的技能:parampeople:'''people.life_value-=self.aggressivityclassPerson(Animal):'''人类,继承Animal'''defattack(self,dog):'''派生:人有攻击的技能:paramdog:'''dog.life_value-=self.aggressivityegg=Person('egon',10,1000)ha2=Dog('二愣子',50,1000)print(ha2.life_value)print(egg.attack(ha2))print(ha2.life_value)注意:像ha2.life_value之类的属性引用,会先从实例中找life_value然后去类中找,然后再去父类中找...直到最顶级的父类。
在子类中,新建的重名的函数属性,在编辑函数内功能的时候,有可能需要重用父类中重名的那个函数功能,应该是用调用普通函数的方式,即:类名.func(),此时就与调用普通函数无异了,因此即便是self参数也要为其传值.
在python3中,子类执行父类的方法也可以直接用super方法.
classA:defhahaha(self):print('A')classB(A):defhahaha(self):super().hahaha()#super(B,self).hahaha()#A.hahaha(self)print('B')a=A()b=B()b.hahaha()super(B,b).hahaha()-
当类之间有很多相同的功能,提取这些共同的功能做成基类,用继承比较好,比如教授是老师
>>>classTeacher:...def__init__(self,name,gender):...self.name=name...self.gender=gender...defteach(self):...print('teaching')...>>>>>>classProfessor(Teacher):...pass...>>>p1=Professor('egon','male')>>>p1.teach()teaching4.1.5抽象类与接口类4.1.5.1接口类继承有两种用途:
一:继承基类的方法,并且做出自己的改变或者扩展(代码重用)
classAlipay:'''支付宝支付'''defpay(self,money):print('支付宝支付了%s元'%money)classApplepay:'''applepay支付'''defpay(self,money):print('applepay支付了%s元'%money)defpay(payment,money):'''支付函数,总体负责支付对应支付的对象和要支付的金额'''payment.pay(money)p=Alipay()pay(p,200)开发中容易出现的问题
继承的第二种含义非常重要。它又叫“接口继承”。接口继承实质上是要求“做出一个良好的抽象,这个抽象规定了一个兼容接口,使得外部调用者无需关心具体细节,可一视同仁的处理实现了特定接口的所有对象”——这在程序设计上,叫做归一化。
归一化使得高层的外部使用者可以不加区分的处理所有接口兼容的对象集合——就好象linux的泛文件概念一样,所有东西都可以当文件处理,不必关心它是内存、磁盘、网络还是屏幕(当然,对底层设计者,当然也可以区分出“字符设备”和“块设备”,然后做出针对性的设计:细致到什么程度,视需求而定)。
依赖倒置原则:高层模块不应该依赖低层模块,二者都应该依赖其抽象;抽象不应该应该依赖细节;细节应该依赖抽象。换言之,要针对接口编程,而不是针对实现编程在python中根本就没有一个叫做interface的关键字,上面的代码只是看起来像接口,其实并没有起到接口的作用,子类完全可以不用去实现接口,如果非要去模仿接口的概念,可以借助第三方模块:
为何要用接口
为何要用接口接口提取了一群类共同的函数,可以把接口当做一个函数的集合。然后让子类去实现接口中的函数。这么做的意义在于归一化,什么叫归一化,就是只要是基于同一个接口实现的类,那么所有的这些类产生的对象在使用时,从用法上来说都一样。归一化,让使用者无需关心对象的类是什么,只需要的知道这些对象都具备某些功能就可以了,这极大地降低了使用者的使用难度。比如:我们定义一个动物接口,接口里定义了有跑、吃、呼吸等接口函数,这样老鼠的类去实现了该接口,松鼠的类也去实现了该接口,由二者分别产生一只老鼠和一只松鼠送到你面前,即便是你分别不到底哪只是什么鼠你肯定知道他俩都会跑,都会吃,都能呼吸。再比如:我们有一个汽车接口,里面定义了汽车所有的功能,然后由本田汽车的类,奥迪汽车的类,大众汽车的类,他们都实现了汽车接口,这样就好办了,大家只需要学会了怎么开汽车,那么无论是本田,还是奥迪,还是大众我们都会开了,开的时候根本无需关心我开的是哪一类车,操作手法(函数调用)都一样4.1.5.2抽象类什么是抽象类
与java一样,python也有抽象类的概念但是同样需要借助模块实现,抽象类是一个特殊的类,它的特殊之处在于只能被继承,不能被实例化
为什么要有抽象类
如果说类是从一堆对象中抽取相同的内容而来的,那么抽象类就是从一堆类中抽取相同的内容而来的,内容包括数据属性和函数属性。
比如我们有香蕉的类,有苹果的类,有桃子的类,从这些类抽取相同的内容就是水果这个抽象的类,你吃水果时,要么是吃一个具体的香蕉,要么是吃一个具体的桃子。。。。。。你永远无法吃到一个叫做水果的东西。
从设计角度去看,如果类是从现实对象抽象而来的,那么抽象类就是基于类抽象而来的。
从实现角度来看,抽象类与普通类的不同之处在于:抽象类中有抽象方法,该类不能被实例化,只能被继承,且子类必须实现抽象方法。这一点与接口有点类似,但其实是不同的,即将揭晓答案
在python中实现抽象类
抽象类是一个介于类和接口直接的一个概念,同时具备类和接口的部分特性,可以用来实现归一化设计
在python中,并没有接口类这种东西,即便不通过专门的模块定义接口,我们也应该有一些基本的概念。
1.多继承问题
在继承抽象类的过程中,我们应该尽量避免多继承;而在继承接口的时候,我们反而鼓励你来多继承接口
接口隔离原则:使用多个专门的接口,而不使用单一的总接口。即客户端不应该依赖那些不需要的接口。2.方法的实现
在抽象类中,我们可以对一些抽象方法做出基础实现;而在接口类中,任何方法都只是一种规范,具体的功能需要子类实现
classA(object):deftest(self):print('fromA')classB(A):deftest(self):print('fromB')classC(A):deftest(self):print('fromC')classD(B):deftest(self):print('fromD')classE(C):deftest(self):print('fromE')classF(D,E):#deftest(self):#print('fromF')passf1=F()f1.test()print(F.__mro__)#只有新式才有这个属性可以查看线性列表,经典类没有这个属性#新式类继承顺序:F->D->B->E->C->A#经典类继承顺序:F->D->B->A->E->C#python3中统一都是新式类#pyhon2中才分新式类与经典类4.1.6.2继承原理python到底是如何实现继承的,对于你定义的每一个类,python会计算出一个方法解析顺序(MRO)列表,这个MRO列表就是一个简单的所有基类的线性顺序列表,例如
>>>F.mro()#等同于F.__mro__[
减少代码的重用提高代码可读性规范编程模式4.1.7.2几个名词抽象:抽象即抽取类似或者说比较像的部分。是一个从具题到抽象的过程。继承:子类继承了父类的方法和属性派生:子类在父类方法和属性的基础上产生了新的方法和属性4.1.7.3接口类与抽象类1.多继承问题在继承抽象类的过程中,我们应该尽量避免多继承;而在继承接口的时候,我们反而鼓励你来多继承接口2.方法的实现在抽象类中,我们可以对一些抽象方法做出基础实现;而在接口类中,任何方法都只是一种规范,具体的功能需要子类实现4.1.7.4钻石继承新式类:广度优先经典类:深度优先4.2多态4.2.1多态多态指的是一类事物有多种形态
动物有多种形态:人,狗,猪
importabcclassAnimal(metaclass=abc.ABCMeta):#同一类事物:动物@abc.abstractmethoddeftalk(self):passclassPeople(Animal):#动物的形态之一:人deftalk(self):print('sayhello')classDog(Animal):#动物的形态之二:狗deftalk(self):print('saywangwang')classPig(Animal):#动物的形态之三:猪deftalk(self):print('sayaoao')文件有多种形态:文本文件,可执行文件
importabcclassFile(metaclass=abc.ABCMeta):#同一类事物:文件@abc.abstractmethoddefclick(self):passclassText(File):#文件的形态之一:文本文件defclick(self):print('openfile')classExeFile(File):#文件的形态之二:可执行文件defclick(self):print('executefile')4.2.2多态性一什么是多态动态绑定(在继承的背景下使用时,有时也称为多态性)
多态性是指在不考虑实例类型的情况下使用实例
在面向对象方法中一般是这样表述多态性:向不同的对象发送同一条消息(!!!obj.func():是调用了obj的方法func,又称为向obj发送了一条消息func),不同的对象在接收时会产生不同的行为(即方法)。也就是说,每个对象可以用自己的方式去响应共同的消息。所谓消息,就是调用函数,不同的行为就是指不同的实现,即执行不同的函数。比如:老师.下课铃响了(),学生.下课铃响了(),老师执行的是下班操作,学生执行的是放学操作,虽然二者消息一样,但是执行的效果不同多态性
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deffunc(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classTxtFile:defread(self):passdefwrite(self):passclassDiskFile:defread(self):passdefwrite(self):pass4.3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。
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)
在Python中,有以下几种方式来定义变量:
#其实这仅仅这是一种变形操作#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:classA:__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__Ndef__init__(self):self.__X=10#变形为self._A__Xdef__foo(self):#变形为_A__fooprint('fromA')defbar(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
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>>>classA:...deffa(self):...print('fromA')...deftest(self):...self.fa()...>>>classB(A):...deffa(self):...print('fromB')...>>>b=B()>>>b.test()fromB#把fa定义成私有的,即__fa>>>classA:...def__fa(self):#在定义时就变形为_A__fa...print('fromA')...deftest(self):...self.__fa()#只会与自己所在的类为准,即调用_A__fa...>>>classB(A):...def__fa(self):...print('fromB')...>>>b=B()>>>b.test()fromA4.3.2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classRoom:def__init__(self,name,owner,width,length,high):self.name=nameself.owner=ownerself.__width=widthself.__length=lengthself.__high=highdeftell_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returnself.__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classRoom:def__init__(self,name,owner,width,length,high):self.name=nameself.owner=ownerself.__width=widthself.__length=lengthself.__high=highdeftell_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returnself.__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)=22.86classPeople:def__init__(self,name,weight,height):self.name=nameself.weight=weightself.height=height@propertydefbmi(self):returnself.weight/(self.height**2)p1=People('egon',75,1.85)print(p1.bmi)-
例2:圆的周长、面积importmathclassCircle:def__init__(self,radius):#圆的半径radiusself.radius=radius@propertydefarea(self):returnmath.pi*self.radius**2#计算面积@propertydefperimeter(self):return2*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:314.159265358979362.83185307179586'''-
#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'tsetattribute'''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
classFoo:def__init__(self,val):self.__NAME=val#将所有的数据属性都隐藏起来@propertydefname(self):returnself.__NAME#obj.name访问的是self.__NAME(这也是真实值的存放位置)@name.setterdefname(self,value):ifnotisinstance(value,str):#在设定值之前进行类型检查raiseTypeError('%smustbestr'%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.deleterdefname(self):raiseTypeError('Cannotdelete')f=Foo('egon')print(f.name)#f.name=10#抛出异常'TypeError:10mustbestr'delf.name#抛出异常'TypeError:Cannotdelete'一个静态属性property本质就是实现了get,set,delete三种方法
classFoo:@propertydefAAA(self):print('get的时候运行我啊')@AAA.setterdefAAA(self,value):print('set的时候运行我啊')@AAA.deleterdefAAA(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.deleterf1=Foo()f1.AAAf1.AAA='aaa'delf1.AAA-
classFoo:defget_AAA(self):print('get的时候运行我啊')defset_AAA(self,value):print('set的时候运行我啊')defdelete_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.AAAf1.AAA='aaa'delf1.AAA怎么用?
classGoods:def__init__(self):#原价self.original_price=100#折扣self.discount=0.8@propertydefprice(self):#实际价格=原价*折扣new_price=self.original_price*self.discountreturnnew_price@price.setterdefprice(self,value):self.original_price=value@price.deleterdefprice(self):delself.original_priceobj=Goods()obj.price#获取商品价格obj.price=200#修改商品原价print(obj.price)delobj.price#删除商品原价classmethod把一个方法变成一个类中的方法,这个方法就直接可以被类调用,不需要依托任何对象
当这个方法的操作只涉及静态属性的时候就应该使用classmethod来装饰这个方法
classClassmethod_Demo():role='dog'@classmethoddeffunc(cls):print(cls.role)Classmethod_Demo.func()staticmethod如果一个函数既和对象没有关系也和类没有关系那么就用staticmethod将这个函数变成一个静态方法
如果不是严格要求全部按面向对象写程序,可以不用。像JAVA这种全部面向对象的,这个方法会使用。python可以不使用
classStaticmethod_Demo():role='dog'@staticmethoddeffunc():print("当普通方法用")Staticmethod_Demo.func()#类方法和静态方法都是类调用的#对象可以调用类方法和静态方法么?可以(因为有类指针)一般情况下推荐用类名调用。#类方法有一个默认参数cls代表这个类cls#静态方法没有默认的参数就象函数一样
练习
classFoo:deffunc(self):print('infather')classSon(Foo):deffunc(self):print('inson')s=Son()s.func()#请说出上面一段代码的输出并解释原因?classA:__role='CHINA'@classmethoddefshow_role(cls):print(cls.__role)@staticmethoddefget_role():returnA.__role@propertydefrole(self):returnself.__rolea=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?五、面向对象的更多说明
很多人在学完了python的class机制之后,遇到一个生产中的问题,还是会懵逼,这其实太正常了,因为任何程序的开发都是先设计后编程,python的class机制只不过是一种编程方式,如果你硬要拿着class去和你的问题死磕,变得更加懵逼都是分分钟的事,在以前,软件的开发相对简单,从任务的分析到编写程序,再到程序的调试,可以由一个人或一个小组去完成。但是随着软件规模的迅速增大,软件任意面临的问题十分复杂,需要考虑的因素太多,在一个软件中所产生的错误和隐藏的错误、未知的错误可能达到惊人的程度,这也不是在设计阶段就完全解决的。
所以软件的开发其实一整套规范,我们所学的只是其中的一小部分,一个完整的开发过程,需要明确每个阶段的任务,在保证一个阶段正确的前提下再进行下一个阶段的工作,称之为软件工程
面向对象的软件工程包括下面几个部:
1.面向对象分析(objectorientedanalysis,OOA)
软件工程中的系统分析阶段,要求分析员和用户结合在一起,对用户的需求做出精确的分析和明确的表述,从大的方面解析软件系统应该做什么,而不是怎么去做。面向对象的分析要按照面向对象的概念和方法,在对任务的分析中,从客观存在的事物和事物之间的关系,贵南出有关的对象(对象的‘特征’和‘技能’)以及对象之间的联系,并将具有相同属性和行为的对象用一个类class来标识。
建立一个能反映这是工作情况的需求模型,此时的模型是粗略的。
2面向对象设计(objectorienteddesign,OOD)
根据面向对象分析阶段形成的需求模型,对每一部分分别进行具体的设计。
首先是类的设计,类的设计可能包含多个层次(利用继承与派生机制)。然后以这些类为基础提出程序设计的思路和方法,包括对算法的设计。
在设计阶段并不牵涉任何一门具体的计算机语言,而是用一种更通用的描述工具(如伪代码或流程图)来描述
3面向对象编程(objectorientedprogramming,OOP)
根据面向对象设计的结果,选择一种计算机语言把它写成程序,可以是python
4面向对象测试(objectorientedtest,OOT)
在写好程序后交给用户使用前,必须对程序进行严格的测试,测试的目的是发现程序中的错误并修正它。
面向对的测试是用面向对象的方法进行测试,以类作为测试的基本单元。
5面向对象维护(objectoriendtedsoftmaintenance,OOSM)
正如对任何产品都需要进行售后服务和维护一样,软件在使用时也会出现一些问题,或者软件商想改进软件的性能,这就需要修改程序。
由于使用了面向对象的方法开发程序,使用程序的维护比较容易。
因为对象的封装性,修改一个对象对其他的对象影响很小,利用面向对象的方法维护程序,大大提高了软件维护的效率,可扩展性高。
在面向对象方法中,最早发展的肯定是面向对象编程(OOP),那时OOA和OOD都还没有发展起来,因此程序设计者为了写出面向对象的程序,还必须深入到分析和设计领域,尤其是设计领域,那时的OOP实际上包含了现在的OOD和OOP两个阶段,这对程序设计者要求比较高,许多人感到很难掌握。
现在设计一个大的软件,是严格按照面向对象软件工程的5个阶段进行的,这个5个阶段的工作不是由一个人从头到尾完成的,而是由不同的人分别完成,这样OOP阶段的任务就比较简单了。程序编写者只需要根据OOd提出的思路,用面向对象语言编写出程序既可。
在一个大型软件开发过程中,OOP只是很小的一个部分。
对于全栈开发的你来说,这五个阶段都有了,对于简单的问题,不必严格按照这个5个阶段进行,往往由程序设计者按照面向对象的方法进行程序设计,包括类的设计和程序的设计
1.面向对象的程序设计看起来高大上,所以我在编程时就应该保证通篇class,这样写出的程序一定是好的程序(面向对象只适合那些可扩展性要求比较高的场景)
2.很多人喜欢说面向对象三大特性(这是从哪传出来的,封装,多态,继承?漏洞太多太多,好吧暂且称为三大特性),那么我在基于面向对象编程时,我一定要让我定义的类中完整的包含这三种特性,这样写肯定是好的程序
好家伙,我说降龙十八掌有十八掌,那么你每次跟人干仗都要从第一掌打到第18掌这才显得你会了是么:面对敌人,你打到第三掌对方就已经倒下了,你说,不行,你给老子起来,老子还没有show完...
3.类有类属性,实例有实例属性,所以我们在定义class时一定要定义出那么几个类属性,想不到怎么办,那就使劲的想,定义的越多越牛逼
这就犯了一个严重的错误,程序越早面向对象,死的越早,为啥面向对象,因为我们要将数据与功能结合到一起,程序整体的结构都没有出来,或者说需要考虑的问题你都没有搞清楚个八九不离十,你就开始面向对象了,这就导致了,你在那里干想,自以为想通了,定义了一堆属性,结果后来又都用不到,或者想不通到底应该定义啥,那就一直想吧,想着想着就疯了。
你见过哪家公司要开发一个软件,上来就开始写,肯定是频繁的开会讨论计划,请看第八节。
抽象/实现
封装/接口
注意:封装绝不是等于“把不想让别人看到、以后可能修改的东西用private隐藏起来”
真正的封装是,经过深入的思考,做出良好的抽象,给出“完整且最小”的接口,并使得内部细节可以对外透明
(注意:对外透明的意思是,外部调用者可以顺利的得到自己想要的任何功能,完全意识不到内部细节的存在)
合成
合成扩充了对类的述,使得多个不同的类合成为一个大的类,来解决现实问题。合成述了一个异常复杂的系统,比如一个类由其它类组成,更小的组件也可能是其它的类,数据属性及行为,所有这些合在一起,彼此是“有一个”的关系。
派生/继承/继承结构
派生描述了子类衍生出新的特性,新类保留已存类类型中所有需要的数据和行为,但允许修改或者其它的自定义操作,都不会修改原类的定义。继承描述了子类属性从祖先类继承这样一种方式继承结构表示多“代”派生,可以述成一个“族谱”,连续的子类,与祖先类都有关系。
泛化/特化
基于继承泛化表示所有子类与其父类及祖先类有一样的特点。特化描述所有子类的自定义,也就是,什么属性让它与其祖先类不同。
多态与多态性
多态指的是同一种事物的多种状态:水这种事物有多种不同的状态:冰,水蒸气
多态性的概念指出了对象如何通过他们共同的属性和动作来操作及访问,而不需考虑他们具体的类。
冰,水蒸气,都继承于水,它们都有一个同名的方法就是变成云,但是冰.变云(),与水蒸气.变云()是截然不同的过程,虽然调用的方法都一样
自省/反射
自省也称作反射,这个性质展示了某对象是如何在运行期取得自身信息的。如果传一个对象给你,你可以查出它有什么能力,这是一项强大的特性。如果Python不支持某种形式的自省功能,dir和type内建函数,将很难正常工作。还有那些特殊属性,像__dict__,__name__及__doc__