面向对象封装、继承、多态

一、面向对象封装

 

01. 封装

1. 封装 是面向对象编程的一大特点

2. 面向对象编程的 第一步 —— 将 属性 和 方法 封装 到一个抽象的 类 中

3. 外界 使用 类 创建 对象，然后 让对象调用方法

4. 对象方法的细节 都被 封装 在 类的内部

 

02. 小明跑步案例

　　需求：

1. 小明 体重 50公斤

2. 小明每次 跑步 会减肥 1公斤

3. 小明每次 吃东西 体重增加 0.5 公斤

  class Person(object):
  
      def __init__(self, name, weight):
          self.name = name
          self.weight = weight
  
      def __str__(self):
          return '%s 体重 %.2f 公斤' % (self.name, self.weight)
  
      def run(self):
          print('%s 正在跑步' % self.name)
          self.weight -= 1
  
      def eat(self):
          print('%s 正在吃东西' % self.name)
          self.weight += 0.5
  
  
  xiaoming = Person('xiaoming', 50)
  print(xiaoming)
  xiaoming.run()
  xiaoming.eat()
  print(xiaoming)

 

03. 摆放家具案例

　　需求

1. 房子(House) 有 户型、总面积 和 家具名称列表

   • 新房子没有任何的家具

2. 家具(HouseItem) 有 名字 和 占地面积，其中

   • 席梦思(bed) 占地 4平米

   • 衣柜(chest) 占地 2平米

   • 餐桌(table) 占地 1.5平米

3. 将以上三件 家具 添加 到 房子 中

4. 打印房子时，要求输出：户型、总面积、剩余面积、家具名称列表

剩余面积

1. 在创建房子对象时，定义一个 剩余面积的属性，初始值和总面积相等

2. 当调用 add_item方法，向房间 添加家具 时，让 剩余面积 -= 家具面积

思考：应该先开发哪一个类？

答案 —— 家具类

1. 家具简单

2. 房子要使用到家具，被使用的类，通常应该先开发

class HouseItem(object):

    def __init__(self, name, area):
        # name : 家具名称
        # area : 家具占地面积
        self.name = name
        self.area = area

    def __str__(self):
        return '%s 占地 %.2f 平米' % (self.name, self.area)


bed = HouseItem("席梦思", 4)
chest = HouseItem("衣柜", 2)
table = HouseItem("餐桌", 1.5)


#print(bed)
#print(chest)
#print(table)


class House(object):

    def __init__(self, house_type, area):
        # housetype: 房子类型
        # area: 房子总面积
        self.house_type = house_type
        self.area = area
        self.free_area = area
        self.house_item = list()

    def __str__(self):
        return '房子类型：%s,总面积：%.2f,剩余可用面积：%.2f，家具：%s' % (s
elf.house_type, self.area, self.free_area, self.house_item)

    def add_item(self,item):
        print("要添加:%s" %item)
        if item.area > self.free_area:
            print("剩余面积不足")
            return
        else:
            self.house_item.append(item.name)
            self.free_area -= item.area


my_home = House("小别野", 200)

my_home.add_item(bed)
my_home.add_item(chest)
my_home.add_item(table)

print(my_home)

 

04.身份运算符

身份运算符用于 比较 两个对象的 内存地址 是否一致 —— 是否是对同一个对象的引用

• 在python中针对None比较时，建议使用 is 判断

运算符	描述	实例
is	is 是判断两个标识符是不是引用同一个对象	x is y，类似 id(x) == id(y)
is not	is not 是判断两个标识符是不是引用不同对象	x is not y，类似 id(a) != id(b)

is 与 == 区别：

is 用于判断 两个变量 引用对象是否为同一个 
== 用于判断 引用变量的值 是否相等

>>> a = [1, 2, 3]
>>> b = [1, 2, 3]
>>> b is a 
False
>>> b == a
True

 

05.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

 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('luffy',75,1.85)
 print(p1.bmi)

例一

 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.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
 '''
 

圆的周长和面积

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：

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('luffy')
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(object):
 
     @property
     def AA(self):
         print("get时运行")
 
 
     @AA.setter
     def AA(self, value):
         print("set时运行")
 
 
     @AA.deleter
     def AA(self):
         print("del时运行")
 
 #只有在属性AA定义property后才能定义AA.setter,AA.deleter
 
 f1 = Foo()
 f1.AA
 f1.AA = 'aa'
 del f1.AA

View Code

 class Foo(object):
 
     def get_AA(self):
         print("get时运行")
 
 
     def set_AA(self, value):
         print("set时运行")
 
 
     def del_AA(self):
         print("del时运行")
 
     AA = property(get_AA, set_AA, del_AA)
 
 f1 = Foo()
 f1.AA
 f1.AA = 'aa'
 del f1.AA

View Code

怎么用？

 class Goods(object):
 
     def __init__(self):
         self.or_price = 10
         self.discount = 0.5
 
     @property
     def price(self):
         return self.or_price * self.discount
 
 
     @price.setter
     def price(self, value):
         self.or_price = value
 
 
     @price.deleter
     def price(self):
         del self.or_price
 
 goods = Goods()
 print(goods.price)   # 获取价格
 goods.price = 50   # 修改价格
 print(goods.price)
 del goods.price    # 删除价格 

 

二、继承

• 单继承

• 多继承

面向对象三大特性

1. 封装 根据 职责 将 属性 和 方法 封装 到一个抽象的 类 中

2. 继承 实现代码的重用，相同的代码不需要重复的编写

3. 多态 不同的对象调用相同的方法，产生不同的执行结果，增加代码的灵活度

 

01. 单继承

1.1 继承的概念、语法和特点

继承的概念：子类 拥有 父类 的所有 方法 和 属性

 

1) 继承的语法

class 类名(父类名):

    pass

• 子类 继承自 父类，可以直接 享受 父类中已经封装好的方法，不需要再次开发

• 子类 中应该根据 职责，封装 子类特有的 属性和方法

 

2) 专业术语

• Dog类是 Animal类的子类，Animal类是Dog类的父类，Dog类从Animal类继承

• Dog类是 Animal类的派生类，Animal类是Dog类的基类，Dog类从Animal类派生

 

3) 继承的传递性

• C类从B类继承,B类又从A类继承

• 那么C类就具有B类和A类的所有属性和方法

子类 拥有 父类 以及 父类的父类 中封装的所有 属性 和 方法

 

1.2 方法的重写

• 子类 拥有 父类 的所有 方法 和 属性

• 子类 继承自 父类，可以直接 享受 父类中已经封装好的方法，不需要再次开发

应用场景

• 当 父类 的方法实现不能满足子类需求时，可以对方法进行 重写(override)

 

重写 父类方法有两种情况：

1. 覆盖 父类的方法
2. 对父类方法进行 扩展

 

1) 覆盖父类的方法

• 如果在开发中，父类的方法实现 和 子类的方法实现，完全不同

• 就可以使用 覆盖 的方式，在子类中 重新编写 父类的方法实现

具体的实现方式，就相当于在 子类中 定义了一个 和父类同名的方法并且实现

重写之后，在运行时，只会调用 子类中重写的方法，而不再会调用 父类封装的方法

 

2) 对父类方法进行扩展

• 如果在开发中，子类的方法实现 中 包含 父类的方法实现

  • 父类原本封装的方法实现 是 子类方法的一部分

• 就可以使用 扩展 的方式

  1. 在子类中 重写 父类的方法

  2. 在需要的位置使用 super(). 父类方法来调用父类方法的执行

  3. 代码其他的位置针对子类的需求，编写 子类特有的代码实现

关于 super

• 在Python中super是一个 特殊的类

• super()就是使用super类创建出来的对象

• 最常 使用的场景就是在 重写父类方法时，调用 在父类中封装的方法实现

调用父类方法的另外一种方式

　　在Python 2.x时，如果需要调用父类的方法，还可以使用以下方式：

父类名.方法(self)

• 这种方式，目前在Python 3.x还支持这种方式

• 这种方法 不推荐使用，因为一旦 父类发生变化，方法调用位置的 类名 同样需要修改

提示

• 在开发时，父类名和super()两种方式不要混用

• 如果使用 当前子类名 调用方法，会形成递归调用，出现死循环

 

1.3 父类的 私有属性 和 私有方法

1. 子类对象 不能 在自己的方法内部，直接 访问 父类的 私有属性 或 私有方法

2. 子类对象 可以通过 父类 的 公有方法 间接 访问到 私有属性 或 私有方法

• 私有属性、方法 是对象的隐私，不对外公开，外界 以及 子类 都不能直接访问

• 私有属性、方法 通常用于做一些内部的事情

• B的对象不能直接访问__num2属性

• B的对象不能在demo方法内访问__num2属性

• B的对象可以在demo方法内，调用父类的test方法

• 父类的test方法内部，能够访问__num2属性和 __test方法

 

02. 多继承

概念

• 子类 可以拥有 多个父类，并且具有 所有父类 的 属性 和 方法
• 例如：孩子 会继承自己 父亲 和 母亲 的 特性

语法

class 子类名(父类名1, 父类名2...)
    pass

 

 

2.1 多继承的使用注意事项

• 如果 不同的父类 中存在 同名的方法，子类对象 在调用方法时，会调用 哪一个父类中的方法呢？

提示：开发时，应该尽量避免这种容易产生混淆的情况！ —— 如果 父类之间 存在 同名的属性或者方法，应该 尽量避免 使用多继承

Python 中的 MRO —— 方法搜索顺序

• Python中针对 类 提供了一个 内置属性 __mro__ 可以查看 方法 搜索顺序

• MRO 是method resolution order，主要用于 在多继承时判断 方法、属性 的调用 路径

print(C.__mro__)

输出结果

(<class '__main__.C'>, <class '__main__.A'>, <class '__main__.B'>, <class 'object'>)

• 在搜索方法时，是按照 __mro__ 的输出结果 从左至右 的顺序查找的

• 如果在当前类中 找到方法，就直接执行，不再搜索

• 如果 没有找到，就查找下一个类 中是否有对应的方法，如果找到，就直接执行，不再搜索

• 如果找到最后一个类，还没有找到方法，程序报错

 

2.2 新式类与旧式（经典）类

object是Python为所有对象提供的 基类，提供有一些内置的属性和方法，可以使用dir函数查看

• 新式类：以object为基类的类，推荐使用

• 经典类：不以object为基类的类，不推荐使用

• 在Python 3.x中定义类时，如果没有指定父类，会 默认使用 object 作为该类的 基类 ——Python 3.x中定义的类都是 新式类

• 在Python 2.x中定义类时，如果没有指定父类，则不会以object作为 基类

新式类 和 经典类 在多继承时 —— 会影响到方法的搜索顺序

为了保证编写的代码能够同时在Python 2.x和Python 3.x运行！
今后在定义类时，如果没有父类，建议统一继承自object

class 类名(object):
    pass

 

三、多态

面向对象三大特性

1. 封装 根据 职责 将 属性 和 方法 封装 到一个抽象的 类 中

   • 定义类的准则

2. 继承 实现代码的重用，相同的代码不需要重复的编写

   • 设计类的技巧

   • 子类针对自己特有的需求，编写特定的代码

3. 多态 不同的 子类对象 调用相同的 父类方法，产生不同的执行结果

   • 多态 可以 增加代码的灵活度
   • 以 继承 和 重写父类方法 为前提
   • 是调用方法的技巧，不会影响到类的内部设计

 

 

案例

需求

1. 在Dog类中封装方法game

   • 普通狗只是简单的玩耍

2. 定义XiaoTianDog继承自Dog，并且重写game方法

   • 哮天犬需要在天上玩耍

3. 定义Person类，并且封装一个 和狗玩 的方法

• 在方法内部，直接让 狗对象 调用game方法

案例小结

• Person类中只需要让 狗对象 调用game方法，而不关心具体是 什么狗

  • game方法是在Dog父类中定义的

• 在程序执行时，传入不同的 狗对象 实参，就会产生不同的执行效果

　　多态 更容易编写出出通用的代码，做出通用的编程，以适应需求的不断变化！

class Dog(object):

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

    def game(self):

        print("%s 欢快的玩耍" % self.name)


class XiaoTianQuan(Dog):

    def game(self):
        print("%s 在天上玩耍" % self.name)


class Person(object):

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

    def game_with_dog(self, dog):
        print("%s 和 %s 愉快的玩耍" % (self.name, dog.name))
 
         # 让狗玩耍
         dog.game()
 
 
 # 创建一个狗对象
 xiaotianquan = XiaoTianQuan("哮天犬")
 
 # 创建一个人对象
 xiaobai = Person("小白")
 
 # 小白与狗玩耍
 xiaobai.game_with_dog(xiaotianquan)