python中的面向对象的学习主要是类和对象。

在面向对象编程的世界里，程序中的数据和操作数据的函数是一个逻辑上的整体，我们称之为对象，对象可以接收消息，解决问题的方法就是创建对象并向对象发出各种各样的消息；通过消息传递，程序中的多个对象可以协同工作，这样就能构造出复杂的系统并解决现实中的问题。

面向对象编程：

把一组数据和处理数据的方法组成对象，把行为相同的对象归纳为类。通过封装隐对象的内部细节，通过继承实现类的特化和泛化，通过多态实现基于对象类型的动态分派。

对象（object）、类（class）、封装（encapsulation）、继承（inheritance）、多态（polymorphism）。

类是对象的蓝图和模板，对象是类的实例，是可以接受消息的实体

类：多个具有特殊功能的个体的集合        例如：人类        狗        猫
对象：在一个类中，一个具有特殊功能的个体，能够帮忙解决某件特定的事情，也被称为实例[instance]
两者之间的关系：类用于描述某一类对像的共同特征，而对象是类的具体的存在
思考问题：先有类还是先有对象？

类的定义

语法：

class类名（）：

        类体

说明：
a.Python中使用class关键字定义类
b.类名只要是一个合法的标识符即可，但是要求：遵循大驼峰命名法则【首单词的首字母大写，不同单词之间首字母大写】
c.通过缩进区分类体
d.类体一般包含两部分内容：属性和方法（属性就是描述一些静态信息的，比如人的姓名\年龄\性别等等，方法：一般用函数表示，用来实现具体的功能）

class Dog():
    # 类属性
    name = "局长"
    sex = "公"

    def __init__(self, name=None):
        if name:
            self.name = name

    # 类方法
    def eat(self):
        print(self.name, "吃肉！")

    def say(self):
        print("我是吼的方法")

# 使用示例
dog1 = Dog()
dog2 = Dog("旺财")
dog1.eat()
dog2.eat()

类中的方法和变量的定义

类中的方法和变量是为了描述事物的行为和特征
类中定义的方法被称为：成员方法
类中定义的变量被称为成员变量，也被称为属性        [os.name]
成员变量：类具有的特征
成员方法：类具有的行为
类存在的意义：拥有相同特征和行为的对像可以抽取出来一个类，类的存在是为了创建一个具体
的对象

类中方法和属性的使用

创建对象【实例化对象】

已知类，通过类创建对象对象的创建过程被对象的实例化过程

语法：变量名=值
        对象名 = 类名（）

class Dog():
    # 类属性
    name = "局长"
    sex = "公"

    # 类方法
    def eat(self):
        print(Dog.name, "吃肉！")

    def say(self):
        print("我是吼的方法")


# 通过Dog类创建对象
labuladuo = Dog()
# 通过对象访问方法
labuladuo.eat()
labuladuo.say()
# 通过对象访问属性
print(labuladuo.name)
print(labuladuo.sex)

总结：
访问变量采用：对象名.属性名
访问方法采用：对象名.方法名（参数列表） 

构造函数

采用上面的方式创建对象【直接给成员变量赋值】，很多的类一般倾向于创建成有初始状态
__init__：构造函数【作用：创建对象，给对象的成员变量赋初始值】
构造函数：构造器
调用的时机：当一个对象被创建的时候，第一个被自动调用的函数
per = person()
语法：
        def __init__(self,args1,args2....)
                函数体
说明：
a.之前的写法中并没有显式的定义init函数，说明系统默认提供了一个无参的构造函数
b.args1,args2...一般设置的形参列表和成员变量有关。

class GirlFriend:
    # 构造函数参数是对象相关的属性
    def __init__(self, name, age):
        # 对象属性
        self.name = name
        self.age = age
        print("构造函数的触发时机是：当创建对象的时候自动")

    # 对象方法
    def say(self):
        print(self.name, "原神，启动！！！")

    def sing(self):
        print("第五人格，启动！！！")


# 当创建对象的时候，会自动调用__init__()
n = GirlFriend("py小王子", 21)
n.say()

析构函数

与构造函数正好相反，当对象被销毁的时候自动调用的函数，被称为析构函数
__del__:

删除变量：        del        变量名，此时可以触发析构函数的调用
使用情景：清理工作，比如关闭数据库，关闭文件等

析构函数的应用场景：
关闭数据库        保存文件
内存回收的方式：
1.当对象在某个作用域中调用完毕，在跳出其作用域的同时析构函数会被调用一次，这样可以用来释放内存空间。
2.当使用del删除对象的时候，也会调用该对象的析构函数，相当于手动释放内存

class GirlFriend:
    # 对象方法
    def sing(self):
        print("可是困住我青春的人，始终没有回头看我一眼。")

    # 析构函数：触发时机是当对象被删除时，会被自动调用，释放内存
    def __del__(self):
        print("脚本运行结束，释放内存")


# 当创建对象的时候，会自动调用__init__()
n = GirlFriend()
n.sing()
print("我是最后执行的一句代码了！")
# 可以添加下面这行代码来手动触发析构函数（不过在脚本正常结束时也会自动触发）
# del n

封装

1.概念
广义的封装：函数和类的定义本身，就是封装的体现
狭义的封装：一个类的某些属性，在使用的过程中，不希望被外界直接访问，而是把这个属性给
作为私有的【只有当前类持有】，然后暴露给外界一个访问的方法即可【间接访问属性】
封装的本质：就是属性私有化的过程
封装的好处：提高了数据的安全性，提高了数据的复用性

2.属性私有化和方法私有化
如果想让成员变量不被外界直接访问，则可以在属性名称的前面添加两个下划线，成员变量则被称为私有成员变量
私有属性的特点：只能在类的内部直接被访问，在外界不能直接访问

class Girl:
    def __init__(self, name, sex, height):
        self.name = name
        self.sex = sex
        self.height = height
        # 比如我的青春停留年龄，在外面不能轻易的访问，需要把年龄设置为私有属性__
        self.__age = 18

    def say(self):
        print("哥哥，我坐你旁边，姐姐不会生气吧！")

    # 在类的内部可以访问私有属性
    def sayAge(self, boyFriend):
        if boyFriend == "py小王子":
            print(f"{self.name}偷偷的告诉{boyFriend}说：你的朋友太多了，这显示的我不是很重要了")
        else:
            print("年少之忆，也可叹，只是当时已惘然呐")

    # 私有方法
    # 接吻
    def __kiss(self):
        print("一吻定终身！")

    # 类中可以访问私有方法
    def love(self, relationship):
        if relationship == "情侣关系":
            self.__kiss()
        else:
            print("离开")


is_girl = Girl("她", "美女", 165)
print(is_girl.name)
print(is_girl.sex)
print(is_girl.height)
# print(is_girl.age)  # 将age设置为私有属性后，外部不能直接访问
is_girl.say()
is_girl.sayAge("py小王子")
is_girl.love("未知关系")

私有属性：
1.写法：在属性的前面加两个下划线：__age
2.用法：只能在类的内部访问，不能在类的外部访问可以在类的内部设置一个外部访问的接口（这个接口一般会做各种条件判断，满足后才能访问），让外部获取私有属性的值
私有方法：
1.写法：在方法的前面加两个下划线：__kiss（）
2.用法：只能在类的内部访问，不能在类的外部访问。私有方法一般是用来在类的内部实现某些功能的，对于外部来说没有实质的意义。这种方法一般定义为私有方法。 

get函数和set函数

get函数和set函数并不是系统的函数，而是自定义的，为了和封装的概念相吻合，起名为getXxx
和setXxx

• get函数：获取值
• set函数：赋值【传值】

# 第一种访问和设置私有属性的方式 get和set函数
class Girl:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.__age = age

    # 访问私有属性
    # 命名规则：get+私有属性名（属性名单词首字母大写）
    def getAge(self):
        return self.__age

    # 设置私有属性
    # 命名规则：set+私有属性名（属性名单词首字母大写）
    def setAge(self, age):
        self.__age = age


zhi = Girl("她", 21)
print(zhi.name)
# 不能直接访问私有属性，以下代码是错误的：
# print(zhi.__age)#AttributeError: 'Girl' object has no attribute '__age'
# 访问私有属性
age = zhi.getAge()
print(age)  # 21
# 设置私有属性
zhi.setAge(18)
print(zhi.getAge())  # 18

@property装饰器

装饰器的作用：可以给函数动态添加功能，对于类的成员方法，装饰器一样起作用
Python内置的@property装饰器的作用：将一个函数变成属性使用
@property装饰器：简化get函数和set函数
使用：
@property装饰器作用相当于get函数，同时，会生成一个新的装饰器
@属性名.settter,相当于set函数的作用

作用：使用在类中的成员函数中，可以简化代码，同时可以保证对参数做校验

# 第一种访问和设置私有属性的方式 get和set函数
class Girl:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.__age = age

    # 访问私有属性
    # 命名规则：get+私有属性名（属性名单词首字母大写）
    def getAge(self):
        return self.__age

    # 设置私有属性
    # 命名规则：set+私有属性名（属性名单词首字母大写）
    def setAge(self, age):
        self.__age = age

    # 通过装饰器@property获取私有属性age
    # 相当于getAge()
    @property
    def age(self):
        return self.__age

    # 通过装饰器设置私有属性
    @age.setter
    def age(self, new_age):
        self.__age = new_age


zhi = Girl("她", 21)
print(zhi.getAge())  # 21
zhi.setAge(18)
print(zhi.getAge())  # 18
print()
print(zhi.age)  # 18 通过装饰器访问私有属性，访问格式：对象名.私有属性名
zhi.age = 19  # 通过装饰器设置私有属性，格式：对象名.私有属性名=值
print(zhi.age)  # 19

动态属性

在Python中，我们可以动态为对象添加属性，这是Python作为动态类型语言的一项特权，代码如下所示。需要提醒大家的是，对象的方法其实本质上也是对象的属性，如果给对象发送一个无法接收的消息，引发的异常仍然是AttributeError。

class Student(object):

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


stu = Student('py小王子', 21)
# 为Student对象动态添加sex属性
stu.sex = '男'
print(stu.__dict__)

 如果不希望在使用对象时动态的为对象添加属性，可以使用Python的__slots__魔法。对于Student类来说，可以在类中指定__slots__ = ('name', 'age')，这样Student类的对象只能有name和age属性，如果想动态添加其他属性将会引发异常。

class Student:
    __slots__ = ('name', 'age')

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


stu = Student('py小王子', 21)
# AttributeError: 'Student' object has no attribute 'sex'
stu.sex = '男'
print(stu.__dict__)

类方法和静态方法

类方法：使用@classmethod装饰器修饰的方法，被称为类方法，可以通过类名调用，也可以通过对象调用，但是一般情况下使用类名调用
静态方法：使用@staticmethod装饰器修饰的方法，被称为静态方法，可以通过类名调用，也可以通过对象调用，但是一般情况下使用类名调用 

类方法：
1.通过@classmethod装饰器修饰的方法就是类方法
2.类方法可以使用类名或者对象调用。但是一般情况下使用类名调用类方法（节省内存）
3.没有self,在类方法中不可以使用其他对象的属性和方法（包括私有属性和私有方法）
4.可以调用类属性和其他的类方法，通过c1s来调用
5.形参的名字cls是class的简写，可以更换，只不过是约定俗成的写法而已
6.cls表示的是当前类

class Animal():
    # 类属性
    name = "牧羊犬"

    # 对象属性
    def __init__(self, name, sex):
        self.name = name
        self.sex = sex

    @classmethod
    def run(cls):
        print("我是类方法")
        print(cls.name)
        print(cls == Animal)  # cls表示的是当前类

    """
    静态方法：
    1.通过@staticmethod装饰器修饰的方法就是静态方法
    2.通过类名或者对象名都可以调用静态方法（推荐使用类名调用）
    3.静态方法形式参数中没有cls,在静态方法中不建议调用(类属性\类方法静态方法)
    4.静态方法一般是一个单独的方法，只是写在类中
    """

    # 静态方法
    @staticmethod
    def eat():
        print("我是静态方法")


# 创建对象
dog = Animal('中华土狗', '公')
# dog.run()  # 对象也可以调用类方法，但一般推荐用类名调用类方法
Animal.run()  # 类名调用类方法
Animal.eat()  # 类名调用静态方法

总结：实例方法【成员方法】、类方法以及静态方法之间的区别
a.语法上
实例方法：第一个参数一般为self,在调用的时候不需要传参，代表的是当前对象【实例】
静态方法：没有特殊要求
类方法：第一个参数必须为cls,代表的是当前类
b.在调用上
实例方法：只能对象
静态方法：对象或者类
类方法：对象或者类
c在继承上【相同点】
实例方法、静态方法、类方法：当子类中出现和父类中重名的函数的时候，子类对象调用的是子类中的方法【重写】
注意：注意区分三种函数的书写形试，在使用，没有绝对的区分 

        对象方法、类方法、静态方法都可以通过类名.方法名的方式来调用，区别在于方法的第一个参数到底是普通对象还是类对象，还是没有接受消息的对象

类中的常用属性

__name__
        通过类名访问，获取类名字符串
        不能通过对象访问，否则报错
__dict__
        通过类名访问，获取指定类的信息[类方法，静态方法，成员方法]，返回的是一个字典
        通过对象访问，获取的该对象的信息【所有的属性和值】，返回的是一个字典
__bases__
        通过类名访问，查看指定类的所有的父类【基类】

class Animal(object):
    def __init__(self, name, sex):
        self.name = name
        self.sex = sex

    def eat(self):
        print("吃")


animal = Animal("二哈", "公狗")

# __name__—通过类名访问获取当前类的类名，不能通过对象访问
print(Animal.__name__)  # Animal
print()
# __dict__—以字典的形式返回类的属性和方法以及对象的属性
print(Animal.__dict__)  # 以字典的形式显示类的属性和方法
print()
print(animal.__dict__)  # 以字典的形式显示对象的属性{'name': '二哈', 'sex': '公狗'}
print()
# __bases__ 获取指定类的父类返回的是一个元组
print(Animal.__bases__)  # (<class 'object'>,)
print()

# 魔术方法：__str__()和__repr__
class Person(object):
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def swim(self):
        print("游泳的方法")

    # __str__（）触发时机：当打印对象的时候，自动触发。一般用它来以字符串的形式返回对象的相关信息，必须使用return返回数据
    def __str__(self):
        return f"姓名是：{self.name}, 年龄是：{self.age}"

    # __repr__（）作用和__str__（）类似，若两者都存在，执行__str__（）
    def __repr__(self):
        return f"姓名是：{self.name}, 年龄是：{self.age}"


zhi = Person("她", 18)
print(zhi)

继承

概念
如果两个或者两个以上的类具有相同的属性或者成员方法，我们可以抽取一个类出来，在抽取的
类中声明公共的部分

被抽取出来的类：父类，基类，超类，根类
两个或者两个以上的类：子类，派生类
他们之间的关系：子类继承自父类

父类的属性和方法子类可以直接使用。
注意：

a.object是所有类的父类，如果一个类没有显式指明它的父类，则默认为object
b.简化代码，提高代码的复用性

单继承

简单来说，一个子类只能有一个父类，被称为单继承
语法：
父类：class 父类类名 (object):

类体【所有子类公共的部分】

子类：

class 子类类名 (父类类名):

类体【子类特有的属性和成员方法】

说明：一般情况下，如果一个类没有显式的指明父类，则统统书写为object

# 最简单的继承
# 父类
class Person(object):
    def say(self):
        print("说话的方法")


# 子类
class Boy(Person):  # 定义一个子类，将父类的类名传进去子类就继承了父类
    def eat(self):
        print("子类自己的吃饭的方法")


boy = Boy()
boy.eat()  # 子类调用自己的方法
boy.say()  # 子类调用父类的方法


# 有构造函数的单继承
# 父类
class Animal(object):
    def __init__(self, name, sex):
        self.name = name
        self.sex = sex

    def eat(self):
        print("所有的动物都有捕食的技能")


# 子类
class cat(Animal):
    def __init__(self, name, sex, tail):  # 先继承父类的属性，再重构
        # 1.经典的写法
        # Animal.__init__(self, name, sex)  # 继承父类的构造方法
        # 2.隐式的继承父类的构造函数
        super().__init__(name, sex)
        self.tail = tail  # 定义子类自己的属性

    def catchMouse(self):
        print("猫抓老鼠")


cat_obj = cat("波斯猫", "母", "长尾巴")
print(cat_obj.name)
print(cat_obj.sex)
print(cat_obj.tail)
cat_obj.eat()
cat_obj.catchMouse()

总结：
继承的特点：
        a.子类对象可以直接访问父类中非私有化的属性
        b.子类对象可以调用父类中非私有化的成员方法
        c.父类对象不能访问或者调用子类中任意的内容
继承的优缺点：
优点：

        a.简化代码，减少代码的沉余
        b.提高代码的复用性
        c.提高了代码的可维护性
        d.继承是多态的前提
缺点：
        通常使用耦合性来描述类与类之间的关系，耦合性越低，则说明代码的质量越高
        但是，在继承关系中，耦合性相对较高【如果修改父类，则子类也会随着发生改变】 

多继承

一个子类可以有多个父类
语法：

class子类类名(父类1，父类2，父类3...)：
        类体

# 父亲类
class Father(object):
    def __init__(self, surname):
        self.surname = surname

    def make_money(self):
        print("钱难挣！")


# 母亲类
class Mother(object):
    def __init__(self, height):
        self.height = height

    def eat(self):
        print("一言不合，就干饭!")


# 子类
class Son(Father, Mother):  # 子类继承多个父类时，在括号内写多个父类名称即可
    def __init__(self, surname, height, weight):
        # 继承父类的构造函数
        Father.__init__(self, surname)
        Mother.__init__(self, height)
        self.weight = weight

    def play(self):
        print("就这么厉害！")


son = Son("黄", 178, 160)
print(son.surname)
print(son.height)
print(son.weight)
son.make_money()
son.eat()
son.play()

多态

一种事物的多种体现形式，函数的重写其实就是多态的一种体现
在Python中，多态指的是父类的引用指向子类的对象

# 多态：在继承的基础上，(多个子类继承一个父类，并且重写父类的一个方法)，去调用子类的方法可以实现不同的功能。
# 父类
class Animal():
    def eat(self):
        print("吃的方法")


# 子类
class Fish(Animal):
    def eat(self):
        print("大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米")


class Dog(Animal):
    def eat(self):
        print("狼行千里吃肉，狗走万里吃粑粑！")


class Cat(Animal):
    def eat(self):
        print("猫爱吃鱼！")


# 严格意义的多态：使用对象调用eat方法
class Person():
    def feed(self, animal):
        animal.eat()


fish = Fish()
dog = Dog()
cat = Cat()
# 最简单的多态的体现
fish.eat()
dog.eat()
cat.eat()
# 严格意义的多态的体现
person = Person()
person.feed(dog)
person.feed(cat)

首先定义了Animal类作为父类，Fish、Dog、Cat作为子类重写了eat方法，体现了多态性。然后Person类中的feed方法接受一个Animal类型的对象并调用其eat方法，通过实例化不同的子类对象并传入Person类的feed方法，进一步展示了多态的应用。

这种多态机制使得代码更加灵活和可扩展，当需要添加新的Animal子类时，只要重写eat方法，Person类的feed方法就可以正确地处理新的子类对象，而不需要修改Person类的代码

• 在父类和子类中出现了函数重名的情况，会调用子类的函数，子类和父类函数重名的现象叫做重载（重写）
• 不同的子类之间调用和父类相同的方法，调用的都是自己的方法，这就是多态的一种体现。

单例设计模式

1.概念
什么是设计模式

经过已经总结好的解决问题的方案
23种设计模式，比较常用的是单例设计模式，工厂设计模式，代理模式，装饰模式

什么是单例设计模式

单个实例【对象】
在程序运行的过程中，确保某一个类只能有一个实例【对象】，不管在哪个模块中获取对象，获取到的都是同一个对象

单例设计模式的核心：一个类有且仅有一个实例，并且这个实例需要应用在整个工程中

应用场景

实际应用：数据库连接池操作一》
应用程序中多处需要连接到数据车一一》只需要创建一个连接池即可，避免资源的浪费

模块

Python的模块就是天然的单例设计模式

模块的工作原理： 

import xxx,模块被第一次导入的时候，会生成一个.pyc文件，当第二次导入的时候，会直接加载.pyc文件，将不会再去执行模块源代码

使用new

__new__（）：实例从无到有的过程【对象的创建过程】

class Person(object):
    # __init__对象初始化属性时，自动触发
    def __init__(self, name):
        print("__init__")
        self.name = name

    # 定义一个类属性，接收创建好的对象
    instance = None

    @classmethod
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        print("__new__")
        # 如果类属性的instance=None表示该类未创建过对象
        if cls.instance == None:
            cls.instance = super().__new__(cls)
        return cls.instance


p = Person("陈梦")
p1 = Person("陈梦")
p2 = Person("陈梦")
print(p == p1 == p2)

1. 设计目的

这段 Python 代码实现了一个简单的单例模式。单例模式是一种设计模式，其目的是确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来获取这个实例。

2. __new__ 方法

• __new__ 是一个特殊的类方法，在创建对象实例时被调用，它是对象实例化过程中第一个被调用的方法，负责创建对象并返回该对象。
• 在 Person 类的 __new__ 方法中：
  • 首先打印 "__new__"，这用于展示方法的调用顺序。
  • 然后检查类属性 instance 是否为 None。如果是 None，表示当前类还没有创建过实例。此时，通过 super().__new__(cls) 创建一个新的实例，并将其赋值给 cls.instance。这里的 super().__new__(cls) 是调用父类（object 类）的 __new__ 方法来创建对象。
  • 最后，无论是否新创建了实例，都返回 cls.instance。这意味着后续每次创建 Person 类的对象时，都会得到同一个实例。

3. __init__ 方法

• __init__ 方法在对象创建后被调用，用于初始化对象的属性。
• 在 Person 类的 __init__ 方法中：
  • 首先打印 "__init__"，这里可以看到它在每次创建对象（实际上是获取单例实例）时都会被调用。
  • 然后将传入的参数 name 赋值给对象的 self.name 属性。

4. 创建对象和验证单例

• 代码创建了三个 Person 对象：p、p1 和 p2，它们都使用相同的参数 "陈梦"。
• 当创建这些对象时，由于 __new__ 方法的实现，实际上只创建了一个 Person 类的实例。每次调用 Person("陈梦") 都会返回同一个实例。
• 最后，print(p == p1 == p2) 用于验证这三个对象是否是同一个实例。由于单例模式的实现，这里的输出是 True，表明 p、p1 和 p2 是同一个对象。

  

经典案例

案例1：定义一个类描述数字时钟。

import time


# 定义数字时钟类
class Clock(object):
    """数字时钟"""

    def __init__(self, hour=0, minute=0, second=0):
        """初始化方法
        :param hour: 时
        :param minute: 分
        :param second: 秒
        """
        self.hour = hour
        self.min = minute
        self.sec = second

    def run(self):
        """走字"""
        self.sec += 1
        if self.sec == 60:
            self.sec = 0
            self.min += 1
            if self.min == 60:
                self.min = 0
                self.hour += 1
                if self.hour == 24:
                    self.hour = 0

    def show(self):
        """显示时间"""
        return f'{self.hour:0>2d}:{self.min:0>2d}:{self.sec:0>2d}'


# 创建时钟对象
clock = Clock(00, 00, 00)
while True:
    # 给时钟对象发消息读取时间
    print(clock.show())
    # 休眠1秒钟
    time.sleep(1)
    # 给时钟对象发消息使其走字
    clock.run()
    

 案例2：两点之间距离计算

class Point(object):
    """屏面上的点"""

    def __init__(self, x=0, y=0):
        """初始化方法
        :param x: 横坐标
        :param y: 纵坐标
        """
        self.x, self.y = x, y

    def distance_to(self, other):
        """计算与另一个点的距离
        :param other: 另一个点
        """
        dx = self.x - other.x
        dy = self.y - other.y
        return (dx * dx + dy * dy) ** 0.5

    def __str__(self):
        return f'({self.x}, {self.y})'


p1 = Point(3, 5)
p2 = Point(6, 9)
print(p1, p2)
print(p1.distance_to(p2))

总结

“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”

 恭喜你学会了面向对象，快去试试吧！！！