Python 面向对象课程笔记

前言

Python 面向对象

正文

基本概念

• 什么是对象：
  • 万物皆对象
  • 对象是具体物体：
    • 拥有属性
    • 拥有行为
    • 封装零散为整体
  • OOP(Object Oriented Programming)面向对象编程:
    • python 中一切都是对象
• 面向对象 or 面向过程：都是解决问题的思路
  • 面向过程：关注解决问题每一个过程
  • 面向对象：关注解决问题所需要的对象
• 对象 抽象出 类； 类 实例化 对象。
• 经典类 和 新式类：是(新)否(旧)继承了 object
• 面向对象的三大特性：
  • 封装
  • 继承
  • 多态

属性

• 属性和变量的区别
  • 变量是可以改变的量值(存在不同访问权限)
  • 属性表示对象的特性(只能通过对象访问，对象通过变量引用，因此和变量一样存在不同的访问权限)
• 类属性和对象属性
  • 对象属性：仅属于对象
    • 查看对象所有属性obj.__dict__,返回字典。
    • 添加对象属性obj.age = 18
    • 通过对象可以访问到类属性：查询逻辑是优先查找对象自身，如果没找到则根据class找到对象对应的类，从类中寻找。
    • 通过对象只能访问类属性，而不能修改。
    • 只能删除对象本身属性(直系属性)
  • 类属性：属于该类的所有对象
    • 类也是对象
    • 增改查删
      • 查询：和对象查询一样.__dict__
      • 删除: del class_name.xxx
      • 类的属性无法修改(只读)，对象的属性可以直接修改。
    • 类属性被各对象所共享
• __slots__ = ['xxx']:表示该类创建的对象只能添加指定('xxx')属性

方法

• 方法划分：
  • 实例方法：类实例化出来的实例对象，默认第一个参数必须收到一个实例
  • 类方法：默认第一个参数必须收到一个类
  • 静态方法：第一个参数不默认接收
  • 注意
    • 划分依据是第方法第一个参数必须要接受的数据类型
• 一个目标的行为动作
• @classmethod 装饰器，类方法
• @staticmethod 静态方法
• 方法的使用：根据规则和调用，来针对不同的问题设计不同的方法
• 装饰器的作用：在保证原本函数不改变的前提下，直接给函数增加功能
• 元类：类是由另外一个类所创建出来的，因此存在创建类对象的类。(type)
• 因此可以用 type 来手动创建类型
• 元类根据__metaclass__来指明
• 可以通过.__base__查看父类

class Person:
    __metaclass__ = xxx

• 类的创建流程:
  • 检测类对象是否有明确的mateclass属性。
  • 检测父类中是否存在mateclass属性。
  • 检测模块中是否存在mateclass属性。
  • 通过内置的 type 这个元类来创建这个类对象。
• 类的描述：方便合作开发(标准注释)
  • 参数的含义和格式，方法作用，是否有默认值
• 生成项目文档
  • 方法 1：内置模块 pydoc
    • python -m pydoc -w 模块名称
  • 方法 2：第三方模块(Sphinx;epydoc;doxygen)
• 私有化属性(伪私有，python 没有私有化):
  • x:共有
  • _x:受保护，类内部，子类内部，模块其他位置或者跨模块访问会被 warm,跨模块时如果from xxx import *会失败,本模块__all__ = ["xxx"]表示其他模块中可以导入。
  • **x:受保护，只有类内部能用。但对于在类外的**和\_效果一样
  • 因为伪私有，还是可以强行访问，比如xxx.__dict__
• 私有化方法：和私有化属性类似
• __init__创建实例对象后自动调用该方法
• 只读属性：
  • 方式 1：
    • 全部隐藏:私有化操作__
    • 部分公开:公开
  • 方式 2：可以以@property使用属性的方式来使用该方法
    • 获得使用@property,修改使用@xxx.setter,删除使用@xxx.deleter
• 经典类 和 新式类的区别：
  • 经典类中 property 只有读取方法有效
• setattr,通过实例.属性 = v 时,会调用该方法、通过该方法 来判断是否将属性添加到dict字典
• 内置特殊属性：
  • 类属性：
    • __dict__:类属性
    • __bases__:类所有父类的元组
    • __doc__:类的文档字符串
    • __name__：类名
    • __module__：类定义所在的模块
  • 实例属性：
    • __dict__:实例的属性
    • __class__:实例对应的类
• 参数:*args,**kwargs
• 内置特殊方法：
  • 生命周期方法：
  • others：
    • 信息格式化：
      • __str__:print 当前类时,会直接调用`str也可以通过 str(实例)获得.(面向用户)
      • __repr__:str 的次选项,也可以通过 repr()直接调用或者直接输出实例(交互环境)(面向开发)
    • 调用操作：__call__:让实例具备被调用的能力
    • 索引操作：通过实现三个内置方法
      • __setitem__
      • __getitem__
      • __delitem__
    • 切片操作：python3 中统一由索引操作实现了
    • 比较大小：
      • 相等:__eq__ == or != ,也可以再写__ne__针对不等单独定义
      • 大于 gt
      • 大于等于 ge
      • 小于 lt
      • 小于等于 le
      • 对于相反操作，如果只定义了其中一个，解释器会自动反向操作
      • @functools.total_ordering 会自动补全组合操作
      • 布尔值：__bool__
    • 遍历操作：
      • 实现 for in 遍历:
        • __getitem__,记得设置停止条件 raise StopIteration("xxx")
        • __iter__,优先级更高
        • __next__,变成迭代器，注意设置终止条件
        • 迭代器必须有 iter 和 next 方法,可迭代对象只需要实现 iter.可迭代对象一定可以通过 for in 访问，但可以通过 for in 迭代不一定是可迭代对象.
        • 多次重复使用需要回退
    • 描述器：可以描述属性操作的对象
      • __set__(self,instance,owner)
      • __get__(self,instance,value)
      • __delete__(self,instance)
      • 定义方式：
        • property
        • 先定义一个类，设定 get,set,delete.然后直接调用这个类（即描述器).调用是通过实例不是类调用.
      • 只实现了 get，就是非资料描述器,实现 get 和 set 是资料描述器.
      • 优先级：资料描述器 > 实例属性 > 非资料描述器
    • 使用类，实现装饰器：
      • __init__接收并保存 func,__call__使用 func

内存管理机制

• python 的生命周期：
  • 监听对象生命周期：会自动调用
    • __new__ 初始化建立
    • __del__ 释放
    • __init__
  • id 函数获得对象内存地址，hex 函数获得对应的 16 进制地址
  • 内存管理机制：引用计数器+垃圾回收机制
    • 存储
    • 引用计数器：对当前引用个数进行计数,系统会去检查那些引用计数为 0 的对象，然后清除其在内存的空间。
    • 垃圾回收：找到循环引用,当内存中有不再使用的部分时，垃圾收集器就会把他们清理掉。
      • 分代回收
    • 查看引用计数，需要包 import sys ，sys.getrefcount(对象)，注意：这里也引用了对象，所以计数器会增加 1。
• 链式编程

三大特性

• 封装：
  • 好处： 1. 使用方便 2. 使用安全 3. 便于维护
• 继承
  • 继承的使用权，并非复制
  • 优点：方便资源重用
  • 单继承 和 多继承
  • type 和 object 的区别？
    python 面向对象中有两种体系,分别是父子关系和实例关系.
    • type 创造(实例化)了 object(实例)
    • type 也继承自 object(父子)
  • 继承下的影响：
    • 资源的继承：只继承公有属性和方法&内置方法&受保护的属性和方法
    • 资源的使用：
      • 不同继承形态的原则：
        • 单继承链
        • 无重叠的多继承链：优先左侧，深度优先
        • 有重叠的多继承链：优先左侧，广度优先
        • 新式类：C3 算法
        • cls.mro()可以查看查找顺序
    • 资源的覆盖
      • self 和 cls，谁调用的资源，self 和 cls 就指向谁
    • 资源的累加：
      • 子类比父类多一些自己特有的资源
      • 在被覆盖的资源上进行添加修改
      • 经典类会产生重复调用的问题
      • 新式类使用 super
        • super(param1,param2)：,沿着 mro 链条来调用 | 沿着 param2 的链条,找到 param1 的下一个节点.python3 版本都自动找了.
• 多态
  • 概念：一个类所延伸的多种形态 and 调用时的多种形态.
  • python 里没有真正意义上的多态.
• 补充
  • 抽象类
    • 不是具化的类，无法创建
  • 抽象方法
    • 不能具体实现和直接调用
  • 无法直接实现, 需要使用 abc 库
    • import abc; metaclass = abc.ABCMeta; @abc.abstractmethod
    • 抽象方法如果被继承,那么子类中一定要实现
• OOP 设计原则：
  • SOLID：
    • S(Single Responsibility Principle):单一职责原则 - 一个类只负责一项职责
    • O(Open Closed Principle):开放封闭原则 - 对扩展开放，对修改关闭
    • L(Liskov Substitution Principle):里氏替换原则 - 使用基类引用的地方必须能使用继承类的方法
    • I(Interface Segregation Principle):接口分离 - 如果类包含过多接口方法,尽可能的分割方法
    • D(Dependency Inversion Principle):依赖倒置 - 高层模块不应该依赖底层模块