概述

  • 面向过程:根据业务逻辑从上到下写垒代码

  • 函数式:将某功能代码封装到函数中,日后便无需重复编写,仅调用函数即可

  • 面向对象:对函数进行分类和封装,让开发“更快更好更强...”

面向过程编程最易被初学者接受,其往往用一长段代码来实现指定功能,开发过程中最常见的操作就是复制粘贴

即:将之前实现的代码块复制到现需功能处。

while True:
if cpu利用率 > 90%:
#发送邮件提醒
连接邮箱服务器
发送邮件
关闭连接 if 硬盘使用空间 > 90%:
#发送邮件提醒
连接邮箱服务器
发送邮件
关闭连接 if 内存占用 > 80%:
#发送邮件提醒
连接邮箱服务器
发送邮件
关闭连接

  随着时间的推移,开始使用了函数式编程,增强代码的重用性和可读性,就变成了这样:

def 发送邮件(内容)
#发送邮件提醒
连接邮箱服务器
发送邮件
关闭连接 while True: if cpu利用率 > 90%:
发送邮件('CPU报警') if 硬盘使用空间 > 90%:
发送邮件('硬盘报警') if 内存占用 > 80%:
发送邮件('内存报警')

今天我们来学习一种新的编程方式:面向对象编程(Object Oriented Programming,OOP,面向对象程序设计)

  注:Java和C#来说只支持面向对象编程,而python比较灵活即支持面向对象编程也支持函数式编程

创建类和对象

  面向对象编程是一种编程方式,此编程方式的落地需要使用 “类” 和 “对象” 来实现,所以,面向对象编程其实就是对 “类” 和 “对象” 的使用。

  类就是一个模板,模板里可以包含多个函数,函数里实现一些功能

  对象则是根据模板创建的实例,通过实例对象可以执行类中的函数

  

  • class是关键字,表示类

  • 创建对象,类名称后加括号即可

:类中的函数第一个参数必须是self(详细见:类的三大特性之封装)

  类中定义的函数叫做 “方法”

# 创建类
class Foo: def Bar(self):
print 'Bar' def Hello(self, name):
print 'i am %s' %name # 根据类Foo创建对象obj
obj = Foo()
obj.Bar() #执行Bar方法
obj.Hello('alex') #执行Hello方法 

诶,你在这里是不是有疑问了?使用函数式编程和面向对象编程方式来执行一个“方法”时函数要比面向对象简便

  • 面向对象:【创建对象】【通过对象执行方法】

  • 函数编程:【执行函数】

观察上述对比答案则是肯定的,然后并非绝对,场景的不同适合其的编程方式也不同。

总结:函数式的应用场景 --> 各个函数之间是独立且无共用的数据

面向对象三大特性

面向对象的三大特性是指:封装、继承和多态。

一、封装

封装,顾名思义就是将内容封装到某个地方,以后再去调用被封装在某处的内容。

所以,在使用面向对象的封装特性时,需要:

  • 将内容封装到某处

  • 从某处调用被封装的内容

第一步:将内容封装到某处

:self 是一个形式参数,当执行 obj1 = Foo(' Alex ', 18 ) 时,self 等于 obj1

当执行 obj2 = Foo(' eric ', 78 ) 时,self 等于 obj2

class Foo:
def __init__(self):
print(self) obj1 = Foo()
print(obj1) <__main__.Foo object at 0x00000001B177AB70>
<__main__.Foo object at 0x00000001B177AB70>

所以,内容其实被封装到了对象 obj1 和 obj2 中,每个对象中都有 name 和 age 属性,在内存里类似于下图来保存。

第二步:从某处调用被封装的内容

调用被封装的内容时,有两种情况:

  • 通过对象 直接调用

  • 通过 self 间接调用

1、通过对象直接调用被封装的内容

上图展示了对象 obj1 和 obj2 在内存中保存的方式,根据保存格式可以如此调用被封装的内容:对象.属性名

class Foo:

    def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age obj1 = Foo('Alex', 18)
print(obj1.name) # 直接调用obj1对象的name属性
print(obj1.age) # 直接调用obj1对象的age属性 obj2 = Foo('eric', 20)
print(obj2.name) # 直接调用obj2对象的name属性
print(obj2.age) # 直接调用obj2对象的age属性

2、通过self间接调用被封装的内容

执行类中的方法时,需要通过self间接调用被封装的内容

class Foo:

    def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age def detail(self):
print self.name
print self.age obj1 = Foo('Alex', 18)
obj1.detail() # Python默认会将obj1传给self参数,即:obj1.detail(obj1),所以,此时方法内部的 self = obj1,即:self.name 是 Alex;self.age 是 18 obj2 = Foo('eric', 20)
obj2.detail() # Python默认会将obj2传给self参数,即:obj1.detail(obj2),所以,此时方法内部的 self = obj2,即:self.name 是 eric; self.age 是 20

综上所述,对于面向对象的封装来说,其实就是使用构造方法将内容封装到 对象 中,然后通过对象直接或者self间接获取被封装的内容。

二、继承

  继承,面向对象中的继承和现实生活中的继承相同,即:子可以继承父的内容。

例如:

  猫可以:喵喵叫、吃、喝、拉、撒

  狗可以:汪汪叫、吃、喝、拉、撒

如果我们要分别为猫和狗创建一个类,那么就需要为 猫 和 狗 实现他们所有的功能,如下所示:

class 猫:

    def 喵喵叫(self):
print '喵喵叫' def 吃(self):
# do something def 喝(self):
# do something def 拉(self):
# do something def 撒(self):
# do something class 狗: def 汪汪叫(self):
print '喵喵叫' def 吃(self):
# do something def 喝(self):
# do something def 拉(self):
# do something def 撒(self):
# do something

伪代码

上述代码不难看出,吃、喝、拉、撒是猫和狗都具有的功能,而我们却分别的猫和狗的类中编写了两次。如果使用 继承 的思想,如下实现:

  动物:吃、喝、拉、撒

     猫:喵喵叫(猫继承动物的功能)

     狗:汪汪叫(狗继承动物的功能)

class 动物:

    def 吃(self):
# do something def 喝(self):
# do something def 拉(self):
# do something def 撒(self):
# do something # 在类后面括号中写入另外一个类名,表示当前类继承另外一个类
class 猫(动物): def 喵喵叫(self):
print '喵喵叫' # 在类后面括号中写入另外一个类名,表示当前类继承另外一个类
class 狗(动物): def 汪汪叫(self):
print '喵喵叫'

伪代码

class Animal:

    def eat(self):
print "%s 吃 " %self.name def drink(self):
print "%s 喝 " %self.name def shit(self):
print "%s 拉 " %self.name def pee(self):
print "%s 撒 " %self.name class Cat(Animal): def __init__(self, name):
self.name = name
self.breed = '猫' def cry(self):
print '喵喵叫' class Dog(Animal): def __init__(self, name):
self.name = name
self.breed = '狗' def cry(self):
print '汪汪叫' # ######### 执行 ######### c1 = Cat('小白家的小黑猫')
c1.eat() c2 = Cat('小黑的小白猫')
c2.drink() d1 = Dog('胖子家的小瘦狗')
d1.eat()

代码实例

所以,对于面向对象的继承来说,其实就是将多个类共有的方法提取到父类中,子类仅需继承父类而不必一一实现每个方法。

:除了子类和父类的称谓,你可能看到过 派生类 和 基类 ,他们与子类和父类只是叫法不同而已。

学习了继承的写法之后,我们用代码来是上述阿猫阿狗的功能:

那么问题又来了,多继承呢?

  • 是否可以继承多个类

  • 如果继承的多个类每个类中都定了相同的函数,那么那一个会被使用呢?

1、Python的类可以继承多个类,Java和C#中则只能继承一个类

2、Python的类如果继承了多个类,那么其寻找方法的方式有两种,分别是:深度优先和广度优先

  • 当类是经典类时,多继承情况下,会按照深度优先方式查找

  • 当类是新式类时,多继承情况下,会按照广度优先方式查找

  经典类和新式类,从字面上可以看出一个老一个新,新的必然包含了跟多的功能,也是之后推荐的写法,从写法上区分的话:

  如果 当前类或者父类继承了object类,那么该类便是新式类,否则便是经典类。

 

class D:

    def bar(self):
print 'D.bar' class C(D): def bar(self):
print 'C.bar' class B(D): def bar(self):
print 'B.bar' class A(B, C): def bar(self):
print 'A.bar' a = A()
# 执行bar方法时
# 首先去A类中查找,如果A类中没有,则继续去B类中找,如果B类中么有,则继续去D类中找,如果D类中么有,则继续去C类中找,如果还是未找到,则报错
# 所以,查找顺序:A --> B --> D --> C
# 在上述查找bar方法的过程中,一旦找到,则寻找过程立即中断,便不会再继续找了
a.bar()

经典类多继承

class D(object):

    def bar(self):
print 'D.bar' class C(D): def bar(self):
print 'C.bar' class B(D): def bar(self):
print 'B.bar' class A(B, C): def bar(self):
print 'A.bar' a = A()
# 执行bar方法时
# 首先去A类中查找,如果A类中没有,则继续去B类中找,如果B类中么有,则继续去C类中找,如果C类中么有,则继续去D类中找,如果还是未找到,则报错
# 所以,查找顺序:A --> B --> C --> D
# 在上述查找bar方法的过程中,一旦找到,则寻找过程立即中断,便不会再继续找了
a.bar()

新式类多继承

经典类:首先去A类中查找,如果A类中没有,则继续去B类中找,如果B类中么有,则继续去D类中找,如果D类中么有,则继续去C类中找,如果还是未找到,则报错

新式类:首先去A类中查找,如果A类中没有,则继续去B类中找,如果B类中么有,则继续去C类中找,如果C类中么有,则继续去D类中找,如果还是未找到,则报错

注意:在上述查找过程中,一旦找到,则寻找过程立即中断,便不会再继续找了

注意:

py2 经典类-> 深度优先  |  新式类 -> 广度优先

py3 统一 广度优先 !

三、多态 

  多态是为了实现:接口重用;多态的作用:同一接口,多实现

  Pyhon不支持Java和C#这一类强类型语言中多态的写法,但是Python原生多态,其Python崇尚“鸭子类型”。

class F1:
pass class S1(F1): def show(self):
print 'S1.show' class S2(F1): def show(self):
print 'S2.show' # 由于在Java或C#中定义函数参数时,必须指定参数的类型
# 为了让Func函数既可以执行S1对象的show方法,又可以执行S2对象的show方法,所以,定义了一个S1和S2类的父类
# 而实际传入的参数是:S1对象和S2对象 def Func(F1 obj):
"""Func函数需要接收一个F1类型或者F1子类的类型""" print obj.show() s1_obj = S1()
Func(s1_obj) # 在Func函数中传入S1类的对象 s1_obj,执行 S1 的show方法,结果:S1.show s2_obj = S2()
Func(s2_obj) # 在Func函数中传入Ss类的对象 ss_obj,执行 Ss 的show方法,结果:S2.show

Python伪代码实现Java,C#的多态

class F1:
pass class S1(F1): def show(self):
print 'S1.show' class S2(F1): def show(self):
print 'S2.show' def Func(obj):
print obj.show() s1_obj = S1()
Func(s1_obj) s2_obj = S2()
Func(s2_obj)

Python “鸭子类型”。

总结

以上就是本节对于面向对象初级知识的介绍,总结如下:

  • 面向对象是一种编程方式,此编程方式的实现是基于对  和 对象 的使用

  • 类 是一个模板,模板中包装了多个“函数”供使用

  • 对象,根据模板创建的实例(即:对象),实例用于调用被包装在类中的函数

  • 面向对象三大特性:封装、继承和多态

py2 经典类:深度优先,新式类:广度优先

py3 经典类,新式类  => 统一广度优先

问答专区

问题一:什么样的代码才是面向对象?

答:从简单来说,如果程序中的所有功能都是用 类 和 对象 来实现,那么就是面向对象编程了。

问题二:函数式编程 和 面向对象 如何选择?分别在什么情况下使用?

答:须知:对于 C# 和 Java 程序员来说不存在这个问题,因为该两门语言只支持面向对象编程(不支持函数式编程)。而对于 Python 和 PHP 等语言却同时支持两种编程方式,且函数式编程能完成的操作,面向对象都可以实现;而面向对象的能完成的操作,函数式编程不行(函数式编程无法实现面向对象的封装功能)。

所以,一般在Python开发中,全部使用面向对象 或 面向对象和函数式混合使用

面向对象的应用场景:

1.多函数需使用共同的值,如:数据库的增、删、改、查操作都需要连接数据库字符串、主机名、用户名和密

class SqlHelper:

    def __init__(self, host, user, pwd):

        self.host = host
self.user = user
self.pwd = pwd def 增(self):
# 使用主机名、用户名、密码(self.host 、self.user 、self.pwd)打开数据库连接
# do something
# 关闭数据库连接 def 删(self):
# 使用主机名、用户名、密码(self.host 、self.user 、self.pwd)打开数据库连接
# do something
# 关闭数据库连接 def 改(self):
# 使用主机名、用户名、密码(self.host 、self.user 、self.pwd)打开数据库连接
# do something
# 关闭数据库连接 def 查(self):
# 使用主机名、用户名、密码(self.host 、self.user 、self.pwd)打开数据库连接
# do something
# 关闭数据库连接# do something

demo

2.需要创建多个事物,每个事物属性个数相同,但是值的需求

如:张三、李四、杨五,他们都有姓名、年龄、血型,但其都是不相同。即:属性个数相同,但值不相同

class Person:

    def __init__(self, name ,age ,blood_type):

        self.name = name
self.age = age
self.blood_type = blood_type def detail(self):
temp = "i am %s, age %s , blood type %s " % (self.name, self.age, self.blood_type)
print temp zhangsan = Person('张三', 18, 'A')
lisi = Person('李四', 73, 'AB')
yangwu = Person('杨五', 84, 'A')

demo

问题三:类和对象在内存中是如何保存?

答:类以及类中的方法在内存中只有一份,而根据类创建的每一个对象都在内存中需要存一份,大致如下图:

如上图所示,根据类创建对象时,对象中除了封装 name 和 age 的值之外,还会保存一个类对象指针,该值指向当前对象的类。

当通过 obj1 执行 【方法一】 时,过程如下:

  1. 根据当前对象中的 类对象指针 找到类中的方法

  2. 将对象 obj1 当作参数传给 方法的第一个参数 self

多继承易错点:

class A:
def bar(self):
print('BAR')
self.f1() class B(A):
def f1(self):
print('B') class C:
def f1(self):
print('C') class D(C,B):
pass d1 = D()
d1.bar() # Bar
# C

上述代码,执行过程:现在class D中寻找bar()方法,没有 -> 去父类class C中查找,还是没有 -> 再到class B -> class A 中找到bar()方法.并执行,

此时代码中的 self.f1() 中的self 代表为d1 -> 又重头开始在 class D中寻找 f1()方法 ...

需要注意: self 执行者,  在我们查看源码过程中, 遇到self.xxxx() 应该从头开始查找!

2.子类 想执行 父类构造方法

super(当前类,self).__init__()

实例:方法一(推荐)

class Annimal:
def __init__(self):
self.ty = 'annimal' class Cat(Annimal):
def __init__(self):
self.n = 'cat'
super(Cat,self).__init__() # 新式类写法
Annimal.__init__(self) # 经典类写法 c = Cat() print(c.__dict__) # {'n': 'cat', 'ty': 'annimal'}

方法二:(不推荐)

class Annimal:
def __init__(self):
self.ty = 'annimal' class Cat(Annimal):
def __init__(self):
self.n = 'cat'
Annimal.__init__(self) def sleep(self):
Annimal.sleep(self) # 传递参数self
print('Cat Sleep') c = Cat()
print(c.__dict__)

Super原理

  super工作原理如下:

def super(cls, inst):
mro = inst.__class__.mro()
return mro[mro.index(cls) + 1]

  其中,cls 代表类,inst 代表实例

  • 获取 inst 的 MRO 列表

  • 查找 cls 在当前 MRO 列表中的 index, 并返回它的下一个类,即 mro[index + 1]

  MRO列表原理:

  列表的顺序通过一个 C3 线性化算法来实现

  一个类的 MRO 列表就是合并所有父类的 MRO 列表,并遵循以下三条原则:

  • 子类永远在父类前面

  • 如果有多个父类,会根据它们在列表中的顺序被检查

  • 如果对下一个类存在两个合法的选择,选择第一个父类

总结:

  • 事实上,super 和父类没有实质性的关联。

  • super(cls, inst) 获得的是 cls 在 inst 的 MRO 列表中的下一个类。

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