数据封装
以一个类Student来举例进行说明,
可以直接在Student
类的内部定义访问数据的函数,这样,就把“数据”给封装起来了。这些封装数据的函数是和Student
类本身是关联起来的,我们称之为类的方法:
class Student(object):
def __init__(self, name, score):
self.name = name
self.score = score
def print_score(self):
print('%s: %s' % (self.name, self.score))
要定义一个方法,除了第一个参数是self之外,其他与普通函数一致。只需要在实例变量上直接调用,除了self不用传递,其他参数正常传入即可。
这样一来,我们从外部看student类,就只需知道,创建实例需要给出name和space,而如何打印等方法,都是在student内部定义的,这些数据和逻辑我们不知道细节,即所谓“数据封装”。
继承
在OOP程序设计中,当我们定义一个class时,可以从某个现有的class继承,新的class为子类(subclass),被继承的class被称为基类、父类或超类(Base class、Super class)
比如,我们已经编写了一个名为Animal
的class,有一个run()
方法可以直接打印:
class Animal(object):
def run(self):
print('Animal is running...')
当我们需要编写Dog
和Cat
类时,就可以直接从Animal
类继承:
class Dog(Animal):
pass
class Cat(Animal):
pass
对于Dog
来说,Animal
就是它的父类,对于Animal
来说,Dog
就是它的子类。Cat
和Dog
类似。
继承有什么好处?最大的好处是子类获得了父类的全部功能。由于Animial
实现了run()
方法,因此,Dog
和Cat
作为它的子类,什么事也没干,就自动拥有了run()
方法
继承的第二个好处需要我们对代码做一点改进。你看到了,无论是Dog
还是Cat
,它们run()
的时候,显示的都是Animal is running...
,符合逻辑的做法是分别显示Dog is running...
和Cat is running...
,因此,对Dog
和Cat
类改进如下:
class Dog(Animal):
def run(self):
print('Dog is running...')
class Cat(Animal):
def run(self):
print('Cat is running...')
再次运行,结果如下:
Dog is running...
Cat is running...
当子类和父类都存在相同的run()
方法时,我们说,子类的run()
覆盖了父类的run()
,在代码运行的时候,总是会调用子类的run()
。这样,我们就获得了继承的另一个好处:多态。
多态
一句话解释多态:Dog是Animal,但Animal不可以看成Dog。
要理解多态的好处,我们还需要再编写一个函数,这个函数接受一个Animal
类型的变量:
def run_twice(animal):
animal.run()
animal.run()
当我们传入Animal
的实例时,run_twice()
就打印出:
>>> run_twice(Animal())
Animal is running...
Animal is running...
当我们传入Dog
的实例时,run_twice()
就打印出:
>>> run_twice(Dog())
Dog is running...
Dog is running...
当我们传入Cat
的实例时,run_twice()
就打印出:
>>> run_twice(Cat())
Cat is running...
Cat is running...
看上去没啥意思,但是仔细想想,现在,如果我们再定义一个Tortoise
类型,也从Animal
派生:
class Tortoise(Animal):
def run(self):
print('Tortoise is running slowly...')
当我们调用run_twice()
时,传入Tortoise
的实例:
>>> run_twice(Tortoise())
Tortoise is running slowly...
Tortoise is running slowly...
你会发现,新增一个Animal
的子类,不必对run_twice()
做任何修改,实际上,任何依赖Animal
作为参数的函数或者方法都可以不加修改地正常运行,原因就在于多态。
多态的好处就是,当我们需要传入Dog
、Cat
、Tortoise
……时,我们只需要接收Animal
类型就可以了,因为Dog
、Cat
、Tortoise
……都是Animal
类型,然后,按照Animal
类型进行操作即可。由于Animal
类型有run()
方法,因此,传入的任意类型,只要是Animal
类或者子类,就会自动调用实际类型的run()
方法,这就是多态的意思。
这就是著名的开闭原则:
对扩展开放:允许新增Animal子类;
对修改封闭:不需要修改依赖Animal类型的run_twice()等函数