Python基础—面向对象(初级篇)

2022-02-02 15:34:59

一、什么是面向对象编程

面向对象编程(Object Oriented Programming,OOP,面向对象程序设计)，python语言比较灵活即支持面向对象编程也支持面向函数式编程。

  • 面向过程编程：根据业务逻辑从上到下写，一层一层的垒起来的代码；

  • 函数式编程：将某个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；

  • 面向对象编程：对函数进行分类和封装吗，让'开发'更快更好更强。。。

下面我们就先复习一下面向过程编程和函数式编程的编写过程：

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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

上面的代码是典型的面向过程编程的例子，随着我们学习的后面学到了函数式编程，将上面的代码就优化成了下面这样：

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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')

二、创建类和对象

类就是一个模版，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。

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class SQLHelper:            #创建类
 
     def fetch(self,sql):   #创建类中的函数
 
obj = SQLHelper()           #根据SQLHelper创建对象obj

  • class是关键字，表示类，SQLHelper是类的名称；

  • 函数中的self为特殊参数，相当于obj传入到函数中，在类中必填

  • 创建对象，就是在类名称后面加括号即可；

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#函数时编程
def fetch(host,username,passwd,sql):
     pass
def create(host,username,passwd,sql):
     pass
def remvoe(host,username,passwd,sql):
     pass
def modify(host,username,passwd,sql):
     pass
#在函数式编程时,执行每个方法的时候都要去调用一次这些函数
 
#面向对象编程
class SQLHelper:
     def fetch(self,sql):    #在面向对象编程时，这里的self就相当于obj,可以定义好，供类里方法使用
         print(sql)
     def create(self,sql):
         pass
     def remove(self,sql):
         pass
     def modify(self,sql):
         pass
obj = SQLHelper()           #根据类创建对象obj
obj.hhost = "co.salt.com"  
obj.uusername = 'jack'
obj.pwd = '123'
obj.fetch("select * from A")  #执行类里面的fetch方法

从上面的例子看出，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。

面向对象编程：需要先创建对象，通过对象来执行方法

函数式编程：直接执行函数

观察上述对比答案则是肯定的，然而并非绝对，场景的不同适合其的编程方式也不同，函数式编程多用于各个函数之间是独立且无共用的数据，当某一些函数具有相同参数时，可以使用面向对象编程，将参数值一次性的封装到对象，以后去对象中取值即可。

三、面向对象三大特性

面向对象有三大特性分别是: 封装、继承和多态。下面就分别介绍一下具体用法：

(一)、封装特性

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。下面我们分两步介绍面向对象的封装：

1、将内容封装到某处

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#首先创建类
class SQLHelper:
     def __init__(self,a1,a2,a3):         #__init__类中特殊的方法,称为构造方法;根据类创建对象时自动执行
         self.hhost=a1
         self.uusername=a2
         self.passwd=a3
 
     def fetch(self,sql):
         print(sql)
 
#自动执行SQLHelper类的__init__方法
obj1=SQLHelper('C1.salt.com','jack',123)  #将'C1.salt.com,jack,123'封装到self中的a1,a2,a3属性中
 

上面的例子中，self是一个形式参数，当执行obj1 =  SQLHelper('C1.salt.com','alex',123)s时，self等于obj1；所以内容其实被封装到了对象obj1中，每个对象中的属性都会先存在内存里，类似下面这种方式保存：

Python基础—面向对象(初级篇)

2、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：1、通过对象直接调用；2、通过self间接调用。

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

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class Foo:
   
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
   
    def detail(self):
        print self.name
        print self.age
   
obj1 = Foo('haifeng', 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 haifeng ；self.age 是 18
   
ddj2 = Foo('jack', 73)
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 jack ； self.age 是 78

从上面的例子可以看出，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间接取封装的内容。

3、多层封装

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class c1:
    def __init__(self,name,obj):
        self.name = name
        self.obj = obj           #这里的obj就是c2_obj
class c2:
    def __init__(self,name,age):
        self.name = name
        self.age = age
    def show(self):
        print(self.name)
        return 123
class c3:
    def __init__(self,a1):
        self.money = 123
        self.aaa = a1
 
c2_obj = c2('jack',18)
c1_obj = c1('eric,c2_obj)       #将c2_obj当作参数传入c1_obj
print(c1_obj.obj.age)            #这里打印的是age为18
 
c3_obj = c3(c1_obj)
print(c3_obj.aaa.obj.name)       #取到Jack这个用户名
c3_obj.aaa.obj.show()         
 
ret=c3_obj.aaa.obj.show()        #使用c3_obj执行show方法
print(ret)                       #打印返回值
jack
None                             #打印结果时值为None，这是因为上面的函数没有定义返回值

Python基础—面向对象(初级篇)

简单的解释一下上面的程序，就是一个多层封装的一个例子，首先定义了三个类，分别封装了不同的内容：

  • c1_obj :封装了name='eric',obj = c2_obj

  • c2_obj :封装了name='jack',age=18

  • c3_obj :封装了 c1_obj这个对象

​当我们要想通过c1_obj来获取age属性的时候，就会先去找c1_obj的obj属性，obj属性有对应的是c2_obj对象，在c2_obj对象中找到age属性，获取方法就是：c1_obj.obj.age

如果我们想通过c3_obj来执行show()方法的时候，首先我们看c3_obj有两个属性，money=123，aaa=c1_obj，没有show()方法，然后我们去找c1_obj对象。c1_obj对象中也没有show()方法，有obj=c2_obj，我们再去找c2_obj对象，c2_obj对象中有show()方法，执行show()方法：c3_obj.aaa.obj.show()

(二)、继承特性

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

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class F1:                    #父类（基类）
    def show(self):
        print('show')
 
    def foo(self):
        print(self.name)
 
class F2(F1):                #子类（派生类）:子类继承父类，即拥有了父类中所有的方法
    def __init__(self,name):
        self.name = name
    def bar(self):
        print('bar')
    def show(self):          #如果子类和父类同时定义了一个方法，会优先执行子类的方法
        print('F2.show')
 
obj = F2('jack')             
obj.foo()                    #执行父类中的方法，这里F2会继承F1的foo方法打印jack

那么问题来了，python是否可以继承多个类？如果可以继承了多个类每个类中都定了相同的函数，那么哪一个会被使用呢？

带着这两个问题我们继续往下看，在python中类可以继承多个类，Java和C#中则只能继承一个类；如果python类继承了多个类，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

那么什么是深度优先和广度优选呢，下面同两张图和两个例子来分别介绍一下：

 1、深度优先，在类中由于可以定义多个类，在类()最左边的那个类优先继承。

Python基础—面向对象(初级篇)

在python2.*中：

当类是经典类时，多继承情况下，会按照深度优先方式查找；

当类时新式类时，多继承情况下，会按照广度优先方式查找。

在python3中只有新式类，没有经典类了。

那么什么是经典类，什么是新式类呢？？

顾名思义，一个老一个新，新的包含了更多的功能，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。

obj类是python内部定义的最顶层的基类，它是所有新式类的父类。

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class C1:       #C1是经典类
    pass
 
class C2(C1):   #C2是经典类
    pass
 
#############################################
class N1(object):    #N1是新式类
    pass
 
class N2(N1):        #N2是新式类
    pass
     
#如果从子类的角度看，它的父类的父类的父类....其中任何一个继承了object，那么它就是新式类

下面举个经典类的多继承的例子，方便大家理解：

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class F0:
 
    def bar(self):
        print 'F0.bar'
 
 
class F1(F0):
 
    def bar(self):
        print 'F1.bar'
 
 
class F2(F0):
 
    def bar(self):
        print 'F2.bar'
 
 
class F3(F1, F2):
 
    def bar(self):
        print 'F3.bar'
 
obj = F3()
obj.bar()
 
# 执行obj.bar方法时
# 首先去F3类中查找，如果F3类中没有，则继续去F1类中找，如果F1类中么有，则继续去F0类中找，如果F0类中么有，则继续去F2类中找，如果还是未找到，则报错
# 所以，查找顺序：F3 --> F1 --> F0 --> F2
# 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

在上面的例子中，如果父类中，有self就回到定义对象的位置重新查找，切记。

2、广度优先：

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下面举个新式类的例子：

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class F0(object):
 
    def bar(self):
        print 'F0.bar'
 
 
class F1(F0):
 
    def bar(self):
        print 'F1.bar'
 
 
class F2(F0):
 
    def bar(self):
        print 'F2.bar'
 
 
class F3(F1, F2):
 
    def bar(self):
        print 'F3.bar'
 
obj = F3()
obj.bar()
# 执行bar方法时
# 首先去F3类中查找，如果F3类中没有，则继续去F1类中找，如果F1类中么有，则继续去F2类中找，如果F2类中也没有，则继续去F0类中找，如果还是未找到，则报错
# 所以，查找顺序：F3 --> F1 --> F2 --> F0

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(三)、多态特性

静态语言 vs 动态语言

 class Animal(object):

     def run(self):

          print(Animal  is running...)

  class Dog(Animal):

     def run(self):

         print(Dog  is  running...)

 class Cat(Animal):

     def run(self):

         print(Cat is running...)

 obj = Dog()

 obj.run()

定义动物类

对于静态语言(例如：java、c#)来说：如果需要传入Animal类型，则传入的对象必须是Animal类型或者它的子类，否则将无法调用run()方法；

对于python这样的动态语言来说： 则不一定需要传入Animal类型，我们只需要保证传入的对象有一个run()方法就可以了，如上例。

这就是动态语言的"鸭子类型"，它并不要求严格的继承体系，一个对象只要"看起来像鸭子，那它就可以被看做是鸭子"。

今天主要介绍了什么是面向对象编程，创建类和方法以及类的三大特性，类还有很多高级的用法，会在以后介绍给大家，请持续关注。

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