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私有属性和私有方法
01. 应用场景及定义方式
应用场景
- 在实际开发中,对象 的 某些属性或方法 可能只希望 在对象的内部被使用,而 不希望在外部被访问到
- 私有属性 就是 对象 不希望公开的 属性
- 私有方法 就是 对象 不希望公开的 方法
定义方式
- 在 定义属性或方法时,在 属性名或者方法名前 增加 两个下划线,定义的就是 私有 属性或方法
class Women:
def __init__(self, name):
self.name = name
# 不要问女生的年龄
self.__age = 18
def __secret(self):
print("我的年龄是 %d" % self.__age)
xiaofang = Women("小芳")
# 私有属性,外部不能直接访问
# print(xiaofang.__age)
# 私有方法,外部不能直接调用
# xiaofang.__secret()
02. 伪私有属性和私有方法(科普)
提示:在日常开发中,不要使用这种方式,访问对象的 私有属性 或 私有方法
Python
中,并没有 真正意义 的 私有
- 在给 属性、方法 命名时,实际是对 名称 做了一些特殊处理,使得外界无法访问到
- 处理方式:在 名称 前面加上
_类名
=>_类名__名称
# 私有属性,外部不能直接访问到
print(xiaofang._Women__age)
# 私有方法,外部不能直接调用
xiaofang._Women__secret()
继承
面向对象三大特性:
- 封装 根据 职责 将 属性 和 方法 封装 到一个抽象的 类 中
- 继承 实现代码的重用,相同的代码不需要重复的编写
- 多态 不同的对象调用相同的方法,产生不同的执行结果,增加代码的灵活度
01. 单继承
1.1 继承的概念、语法和特点
继承的概念:子类 拥有 父类 的所有 方法 和 属性
1) 继承的语法
class 类名(父类名):
pass
- 子类 继承自 父类,可以直接 享受 父类中已经封装好的方法,不需要再次开发
- 子类 中应该根据 职责,封装 子类特有的 属性和方法
2) 专业术语
Dog
类是Animal
类的子类,Animal
类是Dog
类的父类,Dog
类从Animal
类继承Dog
类是Animal
类的派生类,Animal
类是Dog
类的基类,Dog
类从Animal
类派生
3) 继承的传递性
C
类从B
类继承,B
类又从A
类继承- 那么
C
类就具有B
类和A
类的所有属性和方法
子类 拥有 父类 以及 父类的父类 中封装的所有 属性 和 方法
1.2 方法的重写
- 子类 拥有 父类 的所有 方法 和 属性
- 子类 继承自 父类,可以直接 享受 父类中已经封装好的方法,不需要再次开发
应用场景
- 当 父类 的方法实现不能满足子类需求时,可以对方法进行 重写(override)
重写 父类方法有两种情况:
- 覆盖 父类的方法
- 对父类方法进行 扩展
1) 覆盖父类的方法
- 如果在开发中,父类的方法实现 和 子类的方法实现,完全不同
- 就可以使用 覆盖 的方式,在子类中 重新编写 父类的方法实现
具体的实现方式,就相当于在 子类中 定义了一个 和父类同名的方法并且实现
重写之后,在运行时,只会调用 子类中重写的方法,而不再会调用 父类封装的方法
2) 对父类方法进行 扩展
- 如果在开发中,子类的方法实现中包含父类的方法实现
- 父类原本封装的方法实现 是 子类方法的一部分
- 就可以使用扩展的方式
- 在子类中 重写 父类的方法
- 在需要的位置使用
super().父类方法
来调用父类方法的执行 - 代码其他的位置针对子类的需求,编写 子类特有的代码实现
关于 super
- 在
Python
中super
是一个 特殊的类 super()
就是使用super
类创建出来的对象- 最常 使用的场景就是在 重写父类方法时,调用 在父类中封装的方法实现
提示
- 在开发时,
父类名
和super()
两种方式不要混用 - 如果使用 当前子类名 调用方法,会形成递归调用,出现死循环
1.3 父类的 私有属性 和 私有方法
- 子类对象 不能 在自己的方法内部,直接 访问 父类的 私有属性 或 私有方法
- 子类对象 可以通过 父类 的 公有方法 间接 访问到 私有属性 或 私有方法
- 私有属性、方法 是对象的隐私,不对外公开,外界 以及 子类 都不能直接访问
- 私有属性、方法 通常用于做一些内部的事情
示例
- B 的对象不能直接访问
__num2
属性 B
的对象不能在demo
方法内访问__num2
属性B
的对象可以在demo
方法内,调用父类的test
方法- 父类的 test 方法内部,能够访问
__num2
属性和__test
方法
02. 多继承
概念
- 子类 可以拥有 多个父类,并且具有 所有父类 的 属性 和 方法
- 例如:孩子 会继承自己 父亲 和 母亲 的 特性
语法
class 子类名(父类名1, 父类名2...)
pass
2.1 多继承的使用注意事项
提示:
开发时,应该尽量避免这种容易产生混淆的情况! —— 如果 父类之间 存在 同名的属性或者方法,应该 尽量避免 使用多继承
Python 中的 MRO —— 方法搜索顺序
Python
中针对 类 提供了一个 内置属性__mro__
可以查看 方法 搜索顺序- MRO 是
method resolution order
,主要用于 在多继承时判断 方法、属性 的调用 路径
print(C.__mro__)
输出结果
(<class '__main__.C'>, <class '__main__.A'>, <class '__main__.B'>, <class 'object'>)
- 在搜索方法时,是按照
__mro__
的输出结果 从左至右 的顺序查找的 - 如果在当前类中 找到方法,就直接执行,不再搜索
- 如果 没有找到,就查找下一个类 中是否有对应的方法,如果找到,就直接执行,不再搜索
- 如果找到最后一个类,还没有找到方法,程序报错
2.2 新式类与旧式(经典)类
object
是Python
为所有对象提供的 基类,提供有一些内置的属性和方法,可以使用dir
函数查看
- 新式类:以
object
为基类的类,推荐使用 - 经典类:不以
object
为基类的类,不推荐使用 - 在
Python 3.x
中定义类时,如果没有指定父类,会 默认使用object
作为该类的 基类 ——Python 3.x
中定义的类都是 新式类 - 在
Python 2.x
中定义类时,如果没有指定父类,则不会以object
作为 基类
新式类 和 经典类 在多继承时 —— 会影响到方法的搜索顺序
为了保证编写的代码能够同时在 Python 2.x
和 Python 3.x
运行! 今后在定义类时,如果没有父类,建议统一继承自 object
规范格式如下:
class 类名(object):
pass
多态
面向对象三大特性
-
封装根据职责将属性和方法封装到一个抽象的类中
- 定义类的准则
-
继承实现代码的重用,相同的代码不需要重复的编写
- 设计类的技巧
- 子类针对自己特有的需求,编写特定的代码
-
多态 不同的 子类对象 调用相同的 父类方法,产生不同的执行结果
- 多态 可以 增加代码的灵活度
- 以 继承 和 重写父类方法 为前提
- 是调用方法的技巧,不会影响到类的内部设计
多态案例:
需求
- 在Dog类中封装方法game
- 普通狗只是简单的玩耍
- 定义XiaoTianDog继承自Dog,并且重写game方法
- 哮天犬需要在天上玩耍
- 定义Person类,并且封装一个和狗玩的方法
- 在方法内部,直接让 狗对象 调用 game 方法
案例逻辑
- Person类中只需要让狗对象调用game方法,而不关心具体是什么狗
game
方法是在Dog
父类中定义的
- 在程序执行时,传入不同的 狗对象 实参,就会产生不同的执行效果
多态 更容易编写出出通用的代码,做出通用的编程,以适应需求的不断变化!
class Dog(object):
def __init__(self, name):
self.name = name
def game(self):
print("%s 蹦蹦跳跳的玩耍..." % self.name)
class XiaoTianDog(Dog):
def game(self):
print("%s 飞到天上去玩耍..." % self.name)
class Person(object):
def __init__(self, name):
self.name = name
def game_with_dog(self, dog):
print("%s 和 %s 快乐的玩耍..." % (self.name, dog.name))
# 让狗玩耍
dog.game()
# 1. 创建一个狗对象
# wangcai = Dog("旺财")
wangcai = XiaoTianDog("飞天旺财")
# 2. 创建一个小明对象
xiaoming = Person("小明")
# 3. 让小明调用和狗玩的方法
xiaoming.game_with_dog(wangcai)
类属性和类方法
01. 类的结构
1.1 术语 —— 实例
-
使用面相对象开发,第 1 步 是设计 类
-
使用类名()创建对象,创建对象的动作有两步:
- 1)在内存中为对象 分配空间
- 2)调用初始化方法
__init__
为 对象初始化
-
对象创建后,内存 中就有了一个对象的 实实在在 的存在 —— 实例
因此,通常也会把:
- 创建出来的 对象 叫做 类 的 实例
- 创建对象的 动作 叫做 实例化
- 对象的属性 叫做 实例属性
- 对象调用的方法 叫做 实例方法
在程序执行时:
- 对象各自拥有自己的 实例属性
- 调用对象方法,可以通过
self.
- 访问自己的属性
- 调用自己的方法
1.2 类是一个特殊的对象
Python
中 一切皆对象:
class AAA:
定义的类属于 类对象obj1 = AAA()
属于 实例对象
- 在程序运行时,类 同样 会被加载到内存
- 在
Python
中,类 是一个特殊的对象 —— 类对象 - 在程序运行时,类对象 在内存中 只有一份,使用 一个类 可以创建出 很多个对象实例
- 除了封装实例的属性和方法外,类对象还可以拥有自己的属性和方法
- 类属性
- 类方法
- 通过 类名. 的方式可以 访问类的属性 或者 调用类的方法
02. 类属性和实例属性
2.1 概念和使用
- 类属性 就是给 类对象 中定义的 属性
- 通常用来记录 与这个类相关 的特征
- 类属性 不会用于记录 具体对象的特征
示例需求
- 定义一个 工具类
- 每件工具都有自己的
name
- 需求 —— 知道使用这个类,创建了多少个工具对象?
class Tool(object):
# 使用赋值语句,定义类属性,记录创建工具对象的总数
count = 0
def __init__(self, name):
self.name = name
# 针对类属性做一个计数+1
Tool.count += 1
# 创建工具对象
tool1 = Tool("斧头")
tool2 = Tool("榔头")
tool3 = Tool("铁锹")
# 知道使用 Tool 类到底创建了多少个对象?
print("现在创建了 %d 个工具" % Tool.count)
2.2 属性的获取机制(科普)
- 在
Python
中 属性的获取 存在一个 向上查找机制
- 因此,要访问类属性有两种方式:
1). 类名.类属性
2). 对象.类属性 (不推荐)
注意
- 如果使用
对象.类属性 = 值
赋值语句,只会 给对象添加一个属性,而不会影响到 类属性的值
03. 类方法和静态方法
3.1 类方法
- 类属性就是针对类对象定义的属性
- 使用 赋值语句 在
class
关键字下方可以定义 类属性 - 类属性 用于记录 与这个类相关 的特征
- 使用 赋值语句 在
- 类方法就是针对类对象定义的方法
- 在 类方法 内部可以直接访问 类属性 或者调用其他的 类方法
语法如下
@classmethod
def 类方法名(cls):
pass
-
类方法需要用 修饰器
@classmethod
来标识,告诉解释器这是一个类方法 -
类方法的第一个参数应该是cls
- 由 哪一个类 调用的方法,方法内的
cls
就是 哪一个类的引用 - 这个参数和 实例方法 的第一个参数是
self
类似 - 提示 使用其他名称也可以,不过习惯使用
cls
- 由 哪一个类 调用的方法,方法内的
-
通过 类名. 调用 类方法,调用方法时,不需要传递
cls
参数 -
在方法内部
- 可以通过
cls.
访问类的属性 - 也可以通过
cls.
调用其他的类方法
- 可以通过
示例需求
- 定义一个 工具类
- 每件工具都有自己的
name
- 需求 —— 在 类 封装一个
show_tool_count
的类方法,输出使用当前这个类,创建的对象个数
@classmethod
def show_tool_count(cls):
"""显示工具对象的总数"""
print("工具对象的总数 %d" % cls.count)
在类方法内部,可以直接使用
cls
访问 类属性 或者 调用类方法
3.2 静态方法
- 在开发时,如果需要在 类 中封装一个方法,这个方法:
- 既 不需要 访问 实例属性 或者调用 实例方法
- 也 不需要 访问 类属性 或者调用 类方法
- 这个时候,可以把这个方法封装成一个 静态方法
语法如下
@staticmethod
def 静态方法名():
pass
- 静态方法 需要用 修饰器
@staticmethod
来标识,告诉解释器这是一个静态方法 - 通过 类名. 调用 静态方法
案例:
class Dog(object):
# 狗对象计数
dog_count = 0
@staticmethod
def run():
# 不需要访问实例属性也不需要访问类属性的方法
print("狗在跑...")
def __init__(self, name):
self.name = name
方法综合案例:
需求
-
设计一个
Game
类 -
属性:
1). 定义一个 类属性top_score
记录游戏的 历史最高分
2). 定义一个 实例属性player_name
记录 当前游戏的玩家姓名 -
方法:
1). 静态方法show_help
显示游戏帮助信息
2).类方法show_top_score
显示历史最高分
3).实例方法start_game
开始当前玩家的游戏 -
主程序步骤
- 查看帮助信息
- 查看历史最高分
- 创建游戏对象,开始游戏
代码逻辑思路:
-
实例方法—— 方法内部需要访问实例属性
- 实例方法 内部可以使用 类名. 访问类属性
-
类方法 —— 方法内部 只 需要访问 类属性
-
静态方法 —— 方法内部,不需要访问 实例属性 和 类属性
案例完整代码:
class Game(object):
# 游戏最高分,类属性
top_score = 0
@staticmethod
def show_help():
print("帮助信息:让僵尸走进房间")
@classmethod
def show_top_score(cls):
print("游戏最高分是 %d" % cls.top_score)
def __init__(self, player_name):
self.player_name = player_name
def start_game(self):
print("[%s] 开始游戏..." % self.player_name)
# 使用类名.修改历史最高分
Game.top_score = 999
# 1. 查看游戏帮助
Game.show_help()
# 2. 查看游戏最高分
Game.show_top_score()
# 3. 创建游戏对象,开始游戏
game = Game("小明")
game.start_game()
# 4. 游戏结束,查看游戏最高分
Game.show_top_score()
单例
01. 单例设计模式
- 设计模式
- 设计模式 是 前人工作的总结和提炼,通常,被人们广泛流传的设计模式都是针对 某一特定问题 的成熟的解决方案
- 使用 设计模式 是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性
- 单例设计模式
- 目的 —— 让 类 创建的对象,在系统中 只有 唯一的一个实例
- 每一次执行
类名()
返回的对象,内存地址是相同的
单例设计模式的应用场景
- 音乐播放 对象
- 回收站 对象
- 打印机 对象
- ……
02. __new__
方法
- 使用 类名() 创建对象时,
Python
的解释器 首先 会 调用__new__
方法为对象 分配空间 __new__是一个 由object基类提供的内置的静态方法,主要作用有两个:
1). 在内存中为对象 分配空间
2). 返回 对象的引用Python
的解释器获得对象的 引用 后,将引用作为 第一个参数,传递给__init__
方法
重写
__new__
方法 的代码非常固定!
- 重写
__new__
方法 一定要return super().__new__(cls)
- 否则 Python 的解释器 得不到 分配了空间的 对象引用,就不会调用对象的初始化方法
- 注意:
__new__
是一个静态方法,在调用时需要 主动传递cls
参数
示例代码
class MusicPlayer(object):
def __new__(cls, *args, **kwargs):
# 如果不返回任何结果,
return super().__new__(cls)
def __init__(self):
print("初始化音乐播放对象")
player = MusicPlayer()
print(player)
03. Python 中的单例
- 单例—— 让类创建的对象,在系统中只有唯一的一个实例
- 定义一个 类属性,初始值是
None
,用于记录 单例对象的引用 - 重写
__new__
方法 - 如果 类属性
is None
,调用父类方法分配空间,并在类属性中记录结果 - 返回 类属性 中记录的 对象引用
class MusicPlayer(object):
# 定义类属性记录单例对象引用
instance = None
def __new__(cls, *args, **kwargs):
# 1. 判断类属性是否已经被赋值
if cls.instance is None:
cls.instance = super().__new__(cls)
# 2. 返回类属性的单例引用
return cls.instance
只执行一次初始化工作
- 在每次使用类名()创建对象时,Python的解释器都会自动调用两个方法:
__new__
分配空间__init__
对象初始化
- 在上一小节对
__new__
方法改造之后,每次都会得到 第一次被创建对象的引用 - 但是:初始化方法还会被再次调用
需求
- 让 初始化动作 只被 执行一次
解决办法
- 定义一个类属性
init_flag
标记是否 执行过初始化动作,初始值为False
- 在
__init__
方法中,判断init_flag
,如果为False
就执行初始化动作 - 然后将
init_flag
设置为True
- 这样,再次 自动 调用
__init__
方法时,初始化动作就不会被再次执行 了
案例完整代码:
class MusicPlayer(object):
# 记录第一个被创建对象的引用
instance = None
# 记录是否执行过初始化动作
init_flag = False
def __new__(cls, *args, **kwargs):
# 1. 判断类属性是否是空对象
if cls.instance is None:
# 2. 调用父类的方法,为第一个对象分配空间
cls.instance = super().__new__(cls)
# 3. 返回类属性保存的对象引用
return cls.instance
def __init__(self):
if not MusicPlayer.init_flag:
print("初始化音乐播放器")
MusicPlayer.init_flag = True
# 创建多个对象
player1 = MusicPlayer()
print(player1)
player2 = MusicPlayer()
print(player2)