16、Python面向对象进阶

一、对象的继承

Python中支持一个类同时继承多个父类

class Parent1:
    pass

class Parent2:
    pass

class Sub1(Parent1, Parent2):
    pass

使用__bases__方法可以获取对象继承的类

print(Sub1.__bases__)
# (<class '__main__.Parent1'>, <class '__main__.Parent2'>)

在Python3中如果一个类没有继承任何类，则默认继承object类。

print(Parent1.__bases__)
#(<class 'object'>,)

1、类的构造函数继承__init__()：

1. 子类需要自动调用父类的方法：子类不重写__init__()方法，实例化子类后，会自动调用父类的__init__()的方法。
2. 子类不需要自动调用父类的方法：子类重写__init__()方法，实例化子类后，将不会自动调用父类的__init__()的方法。
3. 子类重写__init__()方法又需要调用父类的方法：需要使用super关键词。

2、继承关系中，对象查找属性的顺序

对象自己——>对象的类——>父类——>父类。。。

class OldboyPeople:
    """由于学生和老师都是人，因此人都有姓名、年龄、性别"""
    school = 'oldboy'

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

class OldboyStudent(OldboyPeople):

   def choose_course(self):
        print('%s is choosing course' % self.name)

class OldboyTeacher(OldboyPeople):

    def score(self, stu_obj, num):
        print('%s is scoring' % self.name)
        stu_obj.score = num

stu1 = OldboyStudent('tank', 18, 'male')
tea1 = OldboyTeacher('nick', 18, 'male')

print(stu1.school)
# oldboy

print(tea1.school)
# oldboy

print(stu1.__dict__)
# {'name': 'tank', 'age': 18, 'gender': 'male'}

tea1.score(stu1, 99)
# nick is scoring

print(stu1.__dict__)
# {'name': 'tank', 'age': 18, 'gender': 'male', 'score': 99}

二、类的派生

子类中新定义的属性的这个过程叫做派生，子类在使用派生的属性时始终以自己的为准。

1、派生方法一(类调用）

指名道姓访问某一个类的函数：该方式与继承无关

class OldboyPeople:
    """由于学生和老师都是人，因此人都有姓名、年龄、性别"""
    school = 'oldboy'

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

class OldboyStudent(OldboyPeople):
    """由于学生类没有独自的__init__()方法，因此不需要声明继承父类的__init__()方法，会自动继承"""

    def choose_course(self):
        print('%s is choosing course' % self.name)

class OldboyTeacher(OldboyPeople):
    """由于老师类有独自的__init__()方法，因此需要声明继承父类的__init__()"""

    def __init__(self, name, age, gender, level):
        OldboyPeople.__init__(self, name, age, gender)
        self.level = level  # 派生

    def score(self, stu_obj, num):
        print('%s is scoring' % self.name)
        stu_obj.score = num

stu1 = OldboyStudent('tank', 18, 'male')
tea1 = OldboyTeacher('nick', 18, 'male', 10)

print(stu1.__dict__)
# {'name': 'tank', 'age': 18, 'gender': 'male'}

print(tea1.__dict__)
# {'name': 'nick', 'age': 18, 'gender': 'male', 'level': 10}

2、派生方法二(super)

• 严格以继承属性查找关系
• super()会得到一个特殊的对象，该对象就是专门用来访问父类中的属性的（按照继承的关系）
• super().__init__(不用为self传值)
• super的完整用法是super(自己的类名,self)，在python2中需要写完整，而python3中可以简写为super()。

class OldboyPeople:
    school = 'oldboy'

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

    def choose_course(self):
        print('%s is choosing course' % self.name)

class OldboyStudent(OldboyPeople):
    def __init__(self, name, age, sex, stu_id):
        # OldboyPeople.__init__(self,name,age,sex)
        # super(OldboyStudent, self).__init__(name, age, sex)
        super().__init__(name, age, sex)
        self.stu_id = stu_id

    def choose_course(self):
        print('%s is choosing course' % self.name)

stu1 = OldboyStudent('tank', 19, 'male', 1)
super(OldboyPeople,stu1).choose_course() #用子类对象调用父类已被覆盖的方法
print(stu1.__dict__)
# {'name': 'tank', 'age': 19, 'sex': 'male', 'stu_id': 1}

三、类的组合

类对象可以引用/当做参数传入/当做返回值/当做容器元素,类似于函数对象。

• 组合是用来解决类与类之间代码冗余的问题

组合可以理解成多个人去造一个机器人，有的人造头、有的人造脚、有的人造手、有的人造躯干，大家都完工后，造躯干的人把头、脚、手拼接到自己的躯干上，因此一个机器人便造出来了

class Course:
    def __init__(self, name, period, price):
        self.name = name
        self.period = period
        self.price = price

class OldboyPeople:
    school = 'oldboy'

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

class OldboyStudent(OldboyPeople):
    def __init__(self, name, age, sex, stu_id):
        OldboyPeople.__init__(self, name, age, sex)
        self.stu_id = stu_id

    def choose_course(self):
        print('%s is choosing course' % self.name)

class OldboyTeacher(OldboyPeople):
    def __init__(self, name, age, sex, level):
        OldboyPeople.__init__(self, name, age, sex)
        self.level = level

    def score(self, stu, num):
        stu.score = num
        print('老师[%s]为学生[%s]打分[%s]' % (self.name, stu.name, num))

# 创造课程
python = Course('python全栈开发', '5mons', 3000)
linux = Course('linux运维', '5mons', 800)

# 创造学生与老师
stu1 = OldboyStudent('tank', 19, 'male', 1)
tea1 = OldboyTeacher('nick', 18, 'male', 10)

# 组合
# 将学生、老师与课程对象关联/组合
stu1.course = python
tea1.course = linux

四、多父类继承问题

Python同样有限的支持多继承形式。多继承的类定义形如下例:

class DerivedClassName(Base1, Base2, Base3):
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

需要注意圆括号中父类的顺序，若是父类中有相同的方法名，而在子类使用时未指定，python从左至右搜索 。即方法在子类中未找到时，从左到右查找父类中是否包含方法。

1、新式类(MRO)列表

• 继承了object的类以及该类的子类，都是新式类
• Python3中所有的类都是新式类
• 广度优先， 老祖宗最后找。

class G(object):
    # def test(self):
    #     print('from G')
    pass

class E(G):
    # def test(self):
    #     print('from E')
    pass

class B(E):
    # def test(self):
    #     print('from B')
    pass

class F(G):
    # def test(self):
    #     print('from F')
    pass

class C(F):
    # def test(self):
    #     print('from C')
    pass

class D(G):
    # def test(self):
    #     print('from D')
    pass

class A(B, C, D):
    def test(self):
        print('from A')

obj = A()
obj.test()  # A->B->E-C-F-D->G-object
# from A

python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，来实现继承的。

为了实现继承，python会在MRO列表上从左到右开始查找基类，直到找到第一个匹配这个属性的类为止。而这个MRO列表的构造是通过一个C3线性化算法来实现的。

print(A.mro())  # A.__mro__
# [<class '__main__.A'>, <class '__main__.B'>, <class '__main__.E'>, <class '__main__.C'>, <class '__main__.F'>, <class '__main__.D'>, <class '__main__.G'>, <class 'object'>]

for i in A.mro():
    print(i)

# <class '__main__.A'>
# <class '__main__.B'>
# <class '__main__.E'>
# <class '__main__.C'>
# <class '__main__.F'>
# <class '__main__.D'>
# <class '__main__.G'>
# <class 'object'>

2、super()方法详解

super() 函数是用于调用父类(超类)的一个方法。

super 是用来解决多重继承问题的，直接用类名调用父类方法在使用单继承的时候没问题，但是如果使用多继承，会涉及到查找顺序（MRO）、重复调用（钻石继承）等种种问题。

下面的例子可以看到：

• 每个类开始调用是根据MRO顺序进行开始，然后逐个进行结束的。
• 由于因为需要继承不同的父类，参数不一定，所有的父类都应该加上不定参数*args , **kwargs ，不然参数不对应是会报错的。

# 胖子老板的父类
class FatFather(object):
    def __init__(self, name, *args, **kwargs):
        print()
        print("=============== 开始调用 FatFather  ========================")
        print('FatFather的init开始被调用')
        self.name = name
        print('调用FatFather类的name是%s' % self.name)
        print('FatFather的init调用结束')
        print()
        print("=============== 结束调用 FatFather  ========================")

# 胖子老板类 继承 FatFather 类
class FatBoss(FatFather):
    def __init__(self, name, hobby, *args, **kwargs):
        print()
        print("=============== 开始调用 FatBoss  ========================")
        print('胖子老板的类被调用啦！')
        # super().__init__(name)
        # 因为多继承传递的参数不一致，所以使用不定参数
        super().__init__(name, *args, **kwargs)
        print("%s 的爱好是 %s" % (name, hobby))
        print()
        print("=============== 结束调用 FatBoss  ========================")

# 胖子老板的老婆类 继承 FatFather类
class FatBossWife(FatFather):
    def __init__(self, name, housework, *args, **kwargs):
        print()
        print("=============== 开始调用 FatBossWife  ========================")
        print('胖子老板的老婆类被调用啦！要学会干家务')
        # super().__init__(name)
        # 因为多继承传递的参数不一致，所以使用不定参数
        super().__init__(name, *args, **kwargs)
        print("%s 需要干的家务是 %s" % (name, housework))
        print()
        print("=============== 结束调用 FatBossWife  ========================")

# 胖子老板的女儿类 继承 FatBoss FatBossWife类
class FatBossGril(FatBoss, FatBossWife):
    def __init__(self, name, a, b):
        print('胖子老板的女儿类被调用啦！要学会干家务，还要会帮胖子老板斗地主')
        super().__init__(name, a, b)

def main():
    print("打印FatBossGril类的MRO")
    print(FatBossGril.__mro__)
    # (<class '__main__.FatBossGril'>, <class '__main__.FatBoss'>, <class '__main__.FatBossWife'>, <class '__main__.FatFather'>, <class 'object'>)
    print("=========== 下面按照 MRO 顺序执行super方法 =============")
    gril = FatBossGril("胖子老板", "打斗地主", "拖地")

if __name__ == "__main__":
    main()

# =========== 下面按照 MRO 顺序执行super方法 =============
# 胖子老板的女儿类被调用啦！要学会干家务，还要会帮胖子老板斗地主
#
# =============== 开始调用 FatBoss  ========================
# 胖子老板的类被调用啦！
#
# =============== 开始调用 FatBossWife  ========================
# 胖子老板的老婆类被调用啦！要学会干家务
#
# =============== 开始调用 FatFather  ========================
# FatFather的init开始被调用
# 调用FatFather类的name是胖子老板
# FatFather的init调用结束
#
# =============== 结束调用 FatFather  ========================
# 胖子老板 需要干的家务是 拖地
#
# =============== 结束调用 FatBossWife  ========================
# 胖子老板 的爱好是 打斗地主
#
# =============== 结束调用 FatBoss  ========================

五、抽象类

多态指的是一类事物有多种形态，（一个抽象类有多个子类，因而多态的概念依赖于继承）

import abc

class Animal(metaclass=abc.ABCMeta):  # 同一类事物:动物
    @abc.abstractmethod  # 上述代码子类是约定俗称的实现这个方法，加上@abc.abstractmethod装饰器后严格控制子类必须实现这个方法
    def talk(self):
        raise AttributeError('子类必须实现这个方法')

class People(Animal):  # 动物的形态之一:人
    def talk(self):
        print('say hello')

class Dog(Animal):  # 动物的形态之二:狗
    def talk(self):
        print('say wangwang')

class Pig(Animal):  # 动物的形态之三:猪
    def talk(self):
        print('say aoao')

peo2 = People()
pig2 = Pig()
d2 = Dog()

peo2.talk()
pig2.talk()
d2.talk()

# say hello
# say aoao
# say wangwang

六、类的封装

类中把某些属性和方法隐藏起来(或者说定义成私有的)，只在类的内部使用、外部无法访问，或者留下少量接口（函数）供外部访问。

1、私有属性：双下划线的方式__x

在python中用双下划线的方式__x实现隐藏属性（设置成私有的），我们需要在类中定义一个函数（接口函数）在它内部访问被隐藏的属性，然后外部就可以使用了。

class Site:
    def __init__(self, name, url):
        self.name = name       # public
        self.__url = url   # private

    def who(self):
        print('name  : ', self.name)
        print('url : ', self.__url)

    def __foo(self):          # 私有方法
        print('这是私有方法')

    def foo(self):            # 公共方法
        print('这是公共方法')
        self.__foo()

x = Site('菜鸟教程', 'www.runoob.com')
x.who()        # 正常输出
x.foo()        # 正常输出
x.__foo()      # 报错

2、外部使用变形访问：_类名__x

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：

这种自动变形的特点：

• 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。
• 这种变形其实正是针对内部的变形，在外部是无法通过__x这个名字访问到的。
• 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。

class A:
    __N = 0  # 把类的数据属性设置成私有的如__N,会变形为_A__N

    def __init__(self):
        self.__X = 10  # 变形为self._A__X

    def __foo(self):  # 变形为_A__foo
        print('from A')

    def bar(self):
        self.__foo()  # 只有在类内部才可以通过__foo的形式访问到.

# 对象测试
a = A()
print(a._A__N)  # 0
print(a._A__X)  # 10

# 类测试
print(A._A__N)  # 0
print(A._A__X)  # 对象私有的属性# type object 'A' has no attribute '_A__X'

注意：变形的过程只在类的定义时发生一次,在定义后的赋值操作，不会变形。

a = A()
print(a.__dict__)  # {'_A__X': 10}

a.__Y = 1
print(a.__dict__)  # {'_A__X': 10, '__Y': 1}

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
class A:
    def fa(self):
        print('from A')

    def test(self):
        self.fa()

class B(A):
    def fa(self):
        print('from B')

b = B()
b.test()  # from B

# 把fa定义成私有的，即__fa
class A:
    def __fa(self):  # 在定义时就变形为_A__fa
        print('from A')

    def test(self):
        self.__fa()  # 只会与自己所在的类为准,即调用_A__fa

class B(A):
    def __fa(self): #子类无法覆盖
        print('from B')

b = B()
b.test()  # from A

python模块也遵循这种约定，如果模块中的变量名_amodule以单下划线开头，那么from module import *时不能被导入该变量，但是你from module import _amodule依然是可以导入该变量的。

如果遇到下划线开头的(socket._socket，sys._home，sys._clear_type_cache),这些都是私有的，原则上是供内部调用的，作为外部也是可以用的。严格控制属性的访问权限，只能借助内置方法如__getattr__。

七、类的属性（property）

1、装饰器方式 （推荐使用）

property装饰器用于将被装饰的方法伪装成一个数据属性，在使用时可以不用加括号而直接使用。

• 1. 定义时，在实例方法的基础上添加 @property 装饰器，并且仅有一个self参数
• 2. 调用时，无需括号

property属性的功能是：property属性内部进行一系列的逻辑计算，最终将计算结果返回。

分页的功能包括：

1. 根据用户请求的当前页和总数据条数计算出 m 和 n
2. 根据m 和 n 去数据库中请求数据

class Pager:
    def __init__(self, current_page):
        # 用户当前请求的页码（第一页、第二页...）
        self.current_page = current_page
        # 每页默认显示10条数据
        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

# ############### 调用 ###############
p = Pager(2)
print(p.start)  # 就是起始值，即：m
# 10

print(p.end)  # 就是结束值，即：n
# 20

2、经典类和新式类的属性方式：

• 经典类中的属性只有一种访问方式，其对应被 @property 修饰的方法。

• 新式类（如果类继object，那么该类是新式类 ）中的属性有三种访问方式，并分别对应了三个被 @property、@方法名.setter、@方法名.deleter 修饰的方法，对同一个属性：获取、修改、删除

class Goods(object):
    def __init__(self):
        # 原价
        self.original_price = 100
        # 折扣
        self.discount = 0.8

    @property
    def price(self):
        # 实际价格 = 原价 * 折扣
        new_price = self.original_price * self.discount
        return new_price

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

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

obj = Goods()
print(obj.price)  # 获取商品价格
# 80.0

obj.price = 200  # 修改商品原价
print(obj.price)
# 160.0

del obj.price  # 删除商品原价
# del

3、类属性方式

注意：当使用类属性的方式创建property属性时，经典类和新式类无区别。

property方法中有个四个参数

1. 第一个参数是调用 对象.属性 时自动触发执行方法
2. 第二个参数是调用 对象.属性 ＝ XXX 时自动触发执行方法
3. 第三个参数是调用 del 对象.属性 时自动触发执行方法
4. 第四个参数是字符串，调用 对象.属性.__doc__ ，此参数是该属性的描述信息

class Goods(object):
    def __init__(self):
        # 原价
        self.original_price = 100
        # 折扣
        self.discount = 0.8

    def get_price(self):
        # 实际价格 = 原价 * 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):
        del self.original_price

    PRICE = property(get_price, set_price, del_price, '价格属性描述...')

obj = Goods()
print(obj.PRICE)  # 获取商品价格
# 80.0

obj.PRICE = 200  # 修改商品原价
print(obj.PRICE)
# 160.0

del obj.PRICE  # 删除商品原价

3、实例

实现一个属性的设置和读取方法,可做边界判定

class Money(object):
    def __init__(self):
        self.__money = 0

    # 使用装饰器对money进行装饰，那么会自动添加一个叫money的属性，当调用获取money的值时，调用装饰的方法
    @property
    def money(self):
        return self.__money

    # 使用装饰器对money进行装饰，当对money设置值时，调用装饰的方法
    @money.setter
    def money(self, value):
        if isinstance(value, int):
            self.__money = value
        else:
            print("error:不是整型数字")

a = Money()
a.money = 100
print(a.money)# 100

八、实例方法及非绑定实例方法

1、实例方法

在类中没有被任何装饰器修饰的方法就是绑定到对象的实例方法，这类方法专门为对象定制。

class Person:
    country = "China"

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

    def speak(self):
        print(self.name + ', ' + str(self.age))

p = Person('Kitty', 18)
print(p.__dict__)
# {'name': 'Kitty', 'age': 18}

print(Person.__dict__['speak'])
# <function Person.speak at 0x10f0dd268>

speak即为绑定到对象的方法，这个方法不在对象的名称空间中，而是在类的名称空间中。

绑定到对象的方法：

1. 通过对象调用，会有一个自动传值的过程，即自动将当前对象传递给方法的第一个参数（self，一般都叫self，也可以写成别的名称）；
2. 使用类调用，则第一个参数需要手动传值。

p = Person('Kitty', 18)
p.speak()  # 通过对象调用
# Kitty, 18

Person.speak(p)  # 通过类调用
# Kitty, 18

2、类方法（@classmethod ）

类中使用 @classmethod 修饰的方法就是绑定到类的方法。这类方法专门为类定制。

1. 通过类名调用绑定到类的方法时，会将类本身当做参数传给类方法的第一个参数。类方法默认有个 cls 参数。
2. 通过对象也可以调用，只是默认传递的第一个参数还是这个对象对应的类。

class Operate_database():
    host = '192.168.0.5'
    port = '3306'
    user = 'abc'
    password = '123456'

    @classmethod
    def connect(cls):  # 约定俗成第一个参数名为cls，也可以定义为其他参数名
        print(cls)
        print(cls.host + ':' + cls.port + ' ' + cls.user + '/' + cls.password)

Operate_database.connect()
# <class '__main__.Operate_database'>
# 192.168.0.5:3306 abc/123456

Operate_database().connect()  # 输出结果一致
# <class '__main__.Operate_database'>
# 192.168.0.5:3306 abc/123456

3、静态方法（@staticmethod ）

在类内部使用 @staticmethod 修饰的方法即为非绑定的静态方法，这类方法和普通定义的函数没有区别，不与类或对象绑定，谁都可以调用，且没有自动传值的效果。

import hashlib

class Operate_database():
    def __init__(self, host, port, user, password):
        self.host = host
        self.port = port
        self.user = user
        self.password = password

    @staticmethod
    def get_passwrod(salt, password):
        m = hashlib.md5(salt.encode('utf-8'))  # 加盐处理
        m.update(password.encode('utf-8'))
        return m.hexdigest()

hash_password = Operate_database.get_passwrod('lala', '123456')  # 通过类来调用
print(hash_password)
# f7a1cc409ed6f51058c2b4a94a7e1956

p = Operate_database('192.168.0.5', '3306', 'abc', '123456')
hash_password = p.get_passwrod(p.user, p.password)  # 也可以通过对象调用
print(hash_password)
# 0659c7992e268962384eb17fafe88364

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九、类的专有方法：

• __init__ : 构造函数，在生成对象时调用

• __del__ : 析构函数，释放对象时使用
• __repr__ : 打印，转换
• __setitem__ : 按照索引赋值
• __getitem__: 按照索引获取值
• __len__: 获得长度
• __cmp__: 比较运算
• __call__: 函数调用
• __name__：模块名称，一段程序作为主线运行程序时其内置名称就是 __main__

1、运算符重载

• __add__: 加运算
• __sub__: 减运算
• __mul__: 乘运算
• __truediv__: 除运算
• __mod__: 求余运算
• __pow__: 乘方

对类的专有方法进行重载实例如下：

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)

#Vector(7,8)