Python 面向對象
Python從設計之初就已經是一門面向對象的語言,正因為如此,在Python中創建一個類和對像是很容易的。 本章節我們將詳細介紹Python的面向對象編程。
如果你以前沒有接觸過面向對象的編程語言,那你可能需要先了解一些面向對象語言的一些基本特徵,在頭腦裡頭形成一個基本的面向對象的概念,這樣有助於你更容易的學習Python的面向對象編程。
接下來我們先來簡單的了解下面向對象的一些基本特徵。
面向對象技術簡介
- 類(Class):用來描述具有相同的屬性和方法的對象的集合。 它定義了該集合中每個對象所共有的屬性和方法。 對像是類的實例。
- 類變量:類變量在整個實例化的對像中是公用的。 類變量定義在類中且在函數體之外。 類變量通常不作為實例變量使用。
- 數據成員:類變量或者實例變量用於處理類及其實例對象的相關的數據。
- 方法重寫:如果從父類繼承的方法不能滿足子類的需求,可以對其進行改寫,這個過程叫方法的覆蓋(override),也稱為方法的重寫。
- 實例變量:定義在方法中的變量,只作用於當前實例的類。
- 繼承:即一個派生類(derived class)繼承基類(base class)的字段和方法。 繼承也允許把一個派生類的對像作為一個基類對像對待。 例如,有這樣一個設計:一個Dog類型的對象派生自Animal類,這是模擬"是一個(is-a)"關係(例圖,Dog是一個Animal)。
- 實例化:創建一個類的實例,類的具體對象。
- 方法:類中定義的函數。
- 對象:通過類定義的數據結構實例。 對象包括兩個數據成員(類變量和實例變量)和方法。
創建類
使用class語句來創建一個新類,class之後為類的名稱並以冒號結尾,如下實例:
class ClassName: '类的帮助信息' #类文档字符串 class_suite #类体
類的幫助信息可以通過ClassName.__doc__查看。
class_suite 由類成員,方法,數據屬性組成。
實例
以下是一個簡單的Python類實例:
#!/usr/bin/python # -*- coding: UTF-8 -*- class Employee: '所有员工的基类' empCount = 0 def __init__(self, name, salary): self.name = name self.salary = salary Employee.empCount += 1 def displayCount(self): print "Total Employee %d" % Employee.empCount def displayEmployee(self): print "Name : ", self.name, ", Salary: ", self.salary
- empCount變量是一個類變量,它的值將在這個類的所有實例之間共享。 你可以在內部類或外部類使用Employee.empCount訪問。
- 第一種方法__init__()方法是一種特殊的方法,被稱為類的構造函數或初始化方法,當創建了這個類的實例時就會調用該方法
創建實例對象
要創建一個類的實例,你可以使用類的名稱,並通過__init__方法接受參數。
"创建 Employee 类的第一个对象" emp1 = Employee("Zara", 2000) "创建 Employee 类的第二个对象" emp2 = Employee("Manni", 5000)
訪問屬性
您可以使用點(.)來訪問對象的屬性。 使用如下類的名稱訪問類變量:
emp1.displayEmployee() emp2.displayEmployee() print "Total Employee %d" % Employee.empCount
完整實例:
#!/usr/bin/python # -*- coding: UTF-8 -*- class Employee: '所有员工的基类' empCount = 0 def __init__(self, name, salary): self.name = name self.salary = salary Employee.empCount += 1 def displayCount(self): print "Total Employee %d" % Employee.empCount def displayEmployee(self): print "Name : ", self.name, ", Salary: ", self.salary "创建 Employee 类的第一个对象" emp1 = Employee("Zara", 2000) "创建 Employee 类的第二个对象" emp2 = Employee("Manni", 5000) emp1.displayEmployee() emp2.displayEmployee() print "Total Employee %d" % Employee.empCount
執行以上代碼輸出結果如下:
Name : Zara ,Salary: 2000 Name : Manni ,Salary: 5000 Total Employee 2
你可以添加,刪除,修改類的屬性,如下所示:
emp1.age = 7 # 添加一个 'age' 属性 emp1.age = 8 # 修改 'age' 属性 del emp1.age # 删除 'age' 属性
你也可以使用以下函數的方式來訪問屬性:
- getattr(obj, name[, default]) : 訪問對象的屬性。
- hasattr(obj,name) : 檢查是否存在一個屬性。
- setattr(obj,name,value) : 設置一個屬性。 如果屬性不存在,會創建一個新屬性。
- delattr(obj, name) : 刪除屬性。
hasattr(emp1, 'age') # 如果存在 'age' 属性返回 True。 getattr(emp1, 'age') # 返回 'age' 属性的值 setattr(emp1, 'age', 8) # 添加属性 'age' 值为 8 delattr(empl, 'age') # 删除属性 'age'
Python內置類屬性
- __dict__ : 類的屬性(包含一個字典,由類的數據屬性組成)
- __doc__ :類的文檔字符串
- __name__: 類名
- __module__: 類定義所在的模塊(類的全名是'__main__.className',如果類位於一個導入模塊mymod中,那麼className.__module__ 等於mymod)
- __bases__ : 類的所有父類構成元素(包含了一個由所有父類組成的元組)
Python內置類屬性調用實例如下:
#!/usr/bin/python # -*- coding: UTF-8 -*- class Employee: '所有员工的基类' empCount = 0 def __init__(self, name, salary): self.name = name self.salary = salary Employee.empCount += 1 def displayCount(self): print "Total Employee %d" % Employee.empCount def displayEmployee(self): print "Name : ", self.name, ", Salary: ", self.salary print "Employee.__doc__:", Employee.__doc__ print "Employee.__name__:", Employee.__name__ print "Employee.__module__:", Employee.__module__ print "Employee.__bases__:", Employee.__bases__ print "Employee.__dict__:", Employee.__dict__
執行以上代碼輸出結果如下:
Employee.__doc__: 所有员工的基类 Employee.__name__: Employee Employee.__module__: __main__ Employee.__bases__: () Employee.__dict__: {'__module__': '__main__', 'displayCount': <function displayCount at 0x10a939c80>, 'empCount': 0, 'displayEmployee': <function displayEmployee at 0x10a93caa0>, '__doc__': '\xe6\x89\x80\xe6\x9c\x89\xe5\x91\x98\xe5\xb7\xa5\xe7\x9a\x84\xe5\x9f\xba\xe7\xb1\xbb', '__init__': <function __init__ at 0x10a939578>}
python對象銷毀(垃圾回收)
同Java語言一樣,Python使用了引用計數這一簡單技術來追踪內存中的對象。
在Python內部記錄著所有使用中的對象各有多少引用。一個內部跟踪變量,稱為一個引用計數器。
當對像被創建時, 就創建了一個引用計數, 當這個對像不再需要時, 也就是說, 這個對象的引用計數變為0 時, 它被垃圾回收。 但是回收不是"立即"的, 由解釋器在適當的時機,將垃圾對象佔用的內存空間回收。
a = 40 # 创建对象 <40> b = a # 增加引用, <40> 的计数 c = [b] # 增加引用. <40> 的计数 del a # 减少引用 <40> 的计数 b = 100 # 减少引用 <40> 的计数 c[0] = -1 # 减少引用 <40> 的计数
垃圾回收機制不僅針對引用計數為0的對象,同樣也可以處理循環引用的情況。 循環引用指的是,兩個對象相互引用,但是沒有其他變量引用他們。 這種情況下,僅使用引用計數是不夠的。 Python 的垃圾收集器實際上是一個引用計數器和一個循環垃圾收集器。 作為引用計數的補充, 垃圾收集器也會留心被分配的總量很大(及未通過引用計數銷毀的那些)的對象。 在這種情況下, 解釋器會暫停下來, 試圖清理所有未引用的循環。
實例
析構函數__del__ ,__del__在對象銷毀的時候被調用,當對像不再被使用時,__del__方法運行:
#!/usr/bin/python # -*- coding: UTF-8 -*- class Point: def __init__( self, x=0, y=0): self.x = x self.y = y def __del__(self): class_name = self.__class__.__name__ print class_name, "销毁" pt1 = Point() pt2 = pt1 pt3 = pt1 print id(pt1), id(pt2), id(pt3) # 打印对象的id del pt1 del pt2 del pt3
以上實例運行結果如下:
3083401324 3083401324 3083401324 Point 销毁
注意:通常你需要在單獨的文件中定義一個類,
類的繼承
面向對象的編程帶來的主要好處之一是代碼的重用,實現這種重用的方法之一是通過繼承機制。 繼承完全可以理解成類之間的類型和子類型關係。
需要注意的地方: 繼承語法 class派生類名( 基類名 )://...基類名寫作括號裡,基本類是在類定義的時候,在元組之中指明的。
在python中繼承中的一些特點:
- 1:在繼承中基類的構造(__init__()方法)不會被自動調用,它需要在其派生類的構造中親自專門調用。
- 2:在調用基類的方法時,需要加上基類的類名前綴,且需要帶上self參數變量。 區別於在類中調用普通函數時並不需要帶上self參數
- 3:Python總是首先查找對應類型的方法,如果它不能在派生類中找到對應的方法,它才開始到基類中逐個查找。 (先在本類中查找調用的方法,找不到才去基類中找)。
如果在繼承元組中列了一個以上的類,那麼它就被稱作"多重繼承" 。
語法:
派生類的聲明,與他們的父類類似,繼承的基類列表跟在類名之後,如下所示:
class SubClassName (ParentClass1[, ParentClass2, ...]): 'Optional class documentation string' class_suite
實例:
#!/usr/bin/python # -*- coding: UTF-8 -*- class Parent: # 定义父类 parentAttr = 100 def __init__(self): print "调用父类构造函数" def parentMethod(self): print '调用父类方法' def setAttr(self, attr): Parent.parentAttr = attr def getAttr(self): print "父类属性 :", Parent.parentAttr class Child(Parent): # 定义子类 def __init__(self): print "调用子类构造方法" def childMethod(self): print '调用子类方法 child method' c = Child() # 实例化子类 c.childMethod() # 调用子类的方法 c.parentMethod() # 调用父类方法 c.setAttr(200) # 再次调用父类的方法 c.getAttr() # 再次调用父类的方法
以上代碼執行結果如下:
调用子类构造方法 调用子类方法 child method 调用父类方法 父类属性 : 200
你可以繼承多個類
class A: # 定义类 A ..... class B: # 定义类 B ..... class C(A, B): # 继承类 A 和 B .....
你可以使用issubclass()或者isinstance()方法來檢測。
- issubclass() - 布爾函數判斷一個類是另一個類的子類或者子孫類,語法:issubclass(sub,sup)
- isinstance(obj, Class) 布爾函數如果obj是Class類的實例對像或者是一個Class子類的實例對象則返回true。
方法重寫
如果你的父類方法的功能不能滿足你的需求,你可以在子類重寫你父類的方法:
實例:
#!/usr/bin/python # -*- coding: UTF-8 -*- class Parent: # 定义父类 def myMethod(self): print '调用父类方法' class Child(Parent): # 定义子类 def myMethod(self): print '调用子类方法' c = Child() # 子类实例 c.myMethod() # 子类调用重写方法
執行以上代碼輸出結果如下:
调用子类方法
基礎重載方法
下表列出了一些通用的功能,你可以在自己的類重寫:
序號 | 方法, 描述& 簡單的調用 |
---|---|
1 | __init__ ( self [,args...] ) 構造函數簡單的調用方法:obj = className(args) |
2 | __del__( self ) 析構方法,刪除一個對像簡單的調用方法:dell obj |
3 | __repr__( self ) 轉化為供解釋器讀取的形式簡單的調用方法:repr(obj) |
4 | __str__( self ) 用於將值轉化為適於人閱讀的形式簡單的調用方法:str(obj) |
5 | __cmp__ ( self, x ) 對像比較簡單的調用方法:cmp(obj, x) |
運算符重載
Python同樣支持運算符重載,實例如下:
#!/usr/bin/python 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
以上代碼執行結果如下所示:
Vector(7,8)
類屬性與方法
類的私有屬性
__private_attrs :兩個下劃線開頭,聲明該屬性為私有,不能在類地外部被使用或直接訪問。 在類內部的方法中使用時self.__private_attrs 。
類的方法
在類地內部,使用def關鍵字可以為類定義一個方法,與一般函數定義不同,類方法必須包含參數self,且為第一個參數
類的私有方法
__private_method :兩個下劃線開頭,聲明該方法為私有方法,不能在類地外部調用。 在類的內部調用self.__private_methods
實例
#!/usr/bin/python # -*- coding: UTF-8 -*- class JustCounter: __secretCount = 0 # 私有变量 publicCount = 0 # 公开变量 def count(self): self.__secretCount += 1 self.publicCount += 1 print self.__secretCount counter = JustCounter() counter.count() counter.count() print counter.publicCount print counter.__secretCount # 报错,实例不能访问私有变量
Python 通過改變名稱來包含類名:
1 2 2 Traceback (most recent call last): File "test.py", line 17, in <module> print counter.__secretCount # 报错,实例不能访问私有变量 AttributeError: JustCounter instance has no attribute '__secretCount'
Python不允許實例化的類訪問私有數據,但你可以使用object._className__attrName訪問屬性,將如下代碼替換以上代碼的最後一行代碼:
......................... print counter._JustCounter__secretCount
執行以上代碼,執行結果如下:
1 2 2 2