1.什么是封装
封装指的是隐藏对象的属性和实现细节，仅对外公开接口，控制程序中属性的访问权限；
python中的权限分为两种
1.公开 外界可以直接访问和修改
2.私有 外界不能直接访问和修改,在当前类中可以直接修改和访问
2.为什么需要封装
一.封装属性
对于属性而言,封装就为了限制属性的访问和修改,其目的是为了保护数据安全
例如:
学生对象拥有,姓名,性别,年龄,和身份证号,分数;其中身份证是一个相对隐私的数据,不应该让外界访问到;
分数属性,是一个非常关键的数据,决定学员能不能正常毕业,不应被随意修改;
二.封装方法
一个大的功能很多情况下是由很多个小功能组合而成的,而这些内部的小功能对于用户而言是没有意义的,所以封装方法的目的是为了隔离复杂度;
例如:
电脑的开机功能,内部需要启动BIOS,读取系统配置,启动硬盘,载入操作系统,等等一系列复杂的操作,但是用户不需要关心这些实现逻辑,只要按下开机键等待开机即可;
3.如何封装
在属性名前添加两个下划线__,将其设置为私有的
1.封装数据属性实例:网页中折叠
class Student:
def __init__(self,name,gender,age,id,score): # 初始化函数
self.name = name
self.gender = gender
self.age = age
self.__id = id # 将id设置为私有的
self.__score = score # 将score设置为私有的
def test(self):
print(self.__id)
print(self.__score)
stu = Student("Jack","man",20,"320684198901010001",780)
#1.访问私有属性测试
#print(stu.id) # 直接访问到隐私数据
#print(stu.__id) # 换种写法
#以上两行代码均输出相似的错误
#Traceback (most recent call last):
# File "/Users/jerry/PycharmProjects/备课/写课件/test.py", line 102, in <module>
# print(stu.id)
#AttributeError: 'Student' object has no attribute 'id'
#错误含义 在Student类的对象中没有一个id或__id属性
#2.修改私有属性测试
stu.score = 1 # 直接修改私有属性 由于语法特点,相当于给stu对象增加score属性
stu.__score = 2 # 直接修改私有属性 由于语法特点,相当于给stu对象增加__score属性
print(stu.score)
print(stu.__score)
#输出 1
#输出 2
#看起来已经被修改了 调用函数来查看私有属性是否修改成功
stu.test()
#输出 320684198901010001
#输出 780
# 私有的数据没有被修改过思考:封装可以明确地区分内外，封装的属性可以直接在内部使用，而不能被外部直接使用，然而定义属性的目的终归是要用，外部要想用类隐藏的属性，需要为其提供接口，让外部能够间接地使用到隐藏起来的属性，那这么做的意义何在?
答:可以在接口附加上对该数据操作的限制，以此完成对数据属性操作的严格控制。
class Teacher:
def __init__(self,name,age):
# self.__name=name
# self.__age=age
self.set_info(name,age)
def tell_info(self):
print('姓名:%s,年龄:%s' %(self.__name,self.__age))
def set_info(self,name,age):
if not isinstance(name,str):
raise TypeError('姓名必须是字符串类型')
if not isinstance(age,int):
raise TypeError('年龄必须是整型')
self.__name=name
self.__age=age
t=Teacher('egon',18)
t.tell_info()
t.set_info('egon',19)
t.tell_info()2.封装函数属性实例:网页中折叠
#取款是功能,而这个功能有很多功能组成:插卡、密码认证、输入金额、打印账单、取钱
#对使用者来说,只需要知道取款这个功能即可,其余功能我们都可以隐藏起来
#这么做即隔离了复杂度,同时也提升了安全性
class ATM:
def __card(self):
print('插卡')
def __auth(self):
print('用户认证')
def __input(self):
print('输入取款金额')
def __print_bill(self):
print('打印账单')
def __take_money(self):
print('取款')
def withdraw(self):
self.__card()
self.__auth()
self.__input()
self.__print_bill()
self.__take_money()
a=ATM()
a.withdraw()4.python封装实现原理
#其实这仅仅这是一种变形操作且仅仅只在类定义阶段发生变形
#类中所有双下划线开头的名称如__x都会在类定义时自动变形成：_类名__x的形式：
class A:
__N=0 #类的数据属性就应该是共享的,但是语法上是可以把类的数据属性设置成私有的如__N,会变形为_A__N
def __init__(self):
self.__X=10 #变形为self._A__X
def __foo(self): #变形为_A__foo
print('from A')
def bar(self):
self.__foo() #只有在类内部才可以通过__foo的形式访问到.
#A._A__N是可以访问到的，
#这种，在外部是无法通过__x这个名字访问到。
a = A()
print(a.__dict__)
#输出 {'_A__X': 10}
#定义运行阶段的赋值操作
a.__Y = 1
print(a.__dict__)
#输出 {'_A__X': 10, '__Y': 1} __y并没有发生变形
"""
变形原理总结:
1.这种机制也并没有真正意义上限制我们从外部直接访问属性，知道了类名和属性名就可以拼出名字：_类名__属性，然后就可以访问了，如a._A__N，即这种操作并不是严格意义上的限制外部访问，仅仅只是一种语法意义上的变形，主要用来限制外部的直接访问。
2.变形的过程只在类的定义时发生一次,在定义后的赋值操作，不会变形
"""5.隐藏的函数不会被子类覆盖
6.封装之property
property是什么
property是一个装饰器,将一个方法伪装成普通属性,其特殊之处在于,该方法会在修改属性值时自动执行
与之对应的是setter与deleter装饰器:
setter装饰的方法会在修改属性值时自动执行
deleter装饰的方法会在删除属性值自动执行
为什么需要property
当我们将一个属性设置为私有之后,就无法直接访问它们了,需要为其创建两个方法,一个用于访问,一个用于修改 ,但是对于使用者而言,私有的和普通都是属性,然而一个可以用点来访问,用等号来修改,另一个却要调用函数来存取,这就违反了统一访问原则
使用property
class Foo:
def __init__(self,val):
self.__NAME=val #将所有的数据属性都隐藏起来
@property
def name(self):
return self.__NAME #obj.name访问的是self.__NAME(这也是真实值的存放位置)
@name.setter
def name(self,value):
if not isinstance(value,str): #在设定值之前进行类型检查
raise TypeError('%s must be str' %value)
self.__NAME=value #通过类型检查后,将值value存放到真实的位置self.__NAME
@name.deleter
def name(self):
raise TypeError('Can not delete')
f=Foo('Jack')
print(f.name) # 访问property属性
#输出 Jack
f.name="Rose" # 修改property属性 抛出异常'TypeError: 10 must be str'
del f.name # 删除property属性 抛出异常'TypeError: Can not delete' 总结:property的作用是避免使用普通属性和私有属性时的方式发生变化
11.接口(了解)
什么是接口?
usb就是一种接口,电源插座也是接口,接口其实是一套协议规范;
为什么需要接口?
电脑提供USB接口,可以使用任何遵循USB接口协议的设备,其他设备只要按照USB协议的要求来设计产品,就能够被电脑使用,而电脑根本不需要关心这个设备具体是如何实现功能的
1.让使用者无需关心对象的类是什么，只需要的知道这些对象都具备某些功能就可以了，这极大地降低了使用者的使用难度。
2.使得外部使用者可以不加区分的处理所有接口兼容的对象
2.1：就好象linux的泛文件概念一样，所有东西都可以当文件处理，不必关心它是内存、磁盘、网络还是屏幕（当然，对底层设计者，当然也可以区分出“字符设备”和“块设备”，然后做出针对性的设计：细致到什么程度，视需求而定）。
2.2：再比如：我们有一个汽车接口，里面定义了汽车所有的功能，然后由本田汽车的类，奥迪汽车的类，大众汽车的类，他们都实现了汽车接口，这样就好办了，大家只需要学会了怎么开汽车，那么无论是本田，还是奥迪，还是大众我们都会开了，开的时候根本无需关心我开的是哪一类车，操作手法（函数调用）都一样
接口的使用
在python中根本就没有一个叫做interface的关键字，如果非要去模仿接口的概念
1.可以借助第三方模块：
http://pypi.python.org/pypi/zope.interface
2.也可以使用继承来间接的实现接口
继承的两种用途
一：继承基类的方法，并且做出自己的改变或者扩展（代码重用）;
二：声明某个子类兼容于某基类，定义一个接口类（模仿java的Interface），接口类中定义了一些接口名（就是函数名）但并未实现具体的功能，子类继承接口类，并且实现接口中的功能
class IOInterface:#定义接口Interface类来模仿接口的概念，python中压根就没有interface关键字来定义一个接口。
def read(self): #定接口函数read
pass
def write(self): #定义接口函数write
pass
class Txt(Interface): #文本，具体实现read和write
def read(self):
print('文本数据的读取方法')
def write(self):
print('文本数据的读取方法')
class Sata(Interface): #磁盘，具体实现read和write
def read(self):
print('硬盘数据的读取方法')
def write(self):
print('硬盘数据的读取方法')
class Process(Interface):
def read(self):
print('进程数据的读取方法')
def write(self):
print('进程数据的读取方法')上面的代码只是看起来像接口,但是子类完全可以不用去实现接口，没有强制性的要求子类必须实现父类的方法,这就用到了抽象类
12.抽象类
什么是抽象类
什么叫做抽象?
不具体,不清晰的就是抽象的,当我们知道某些对象具备一些功能,但是并不清楚这些功能是如何实现的,那对于我们而言这个功能就是抽象的; 抽象类也一样,如果这个类中的方法是不具体(没有实现功能的代码)的抽象的,那么这个类也是抽象的;
抽象类是一个特殊的类，它的特殊之处在于只能被继承，不能被实例化,且有存在没有实现的方法;
为什么使用抽象类?
抽象类可以实现强制性要求子类必须实现父类声明的方法,这样一来只要一个类是这个抽象类的子类,那么他必然实现了抽象类中的方法,对于使用者而言,只要知道抽象类中的方法,就可以无差别的使用,这个抽象类的任何子类,大大降低了使用成本!
实战
#_*_coding:utf-8_*_
#一切皆文件
import abc #利用abc模块实现抽象类
class All_file(metaclass=abc.ABCMeta):
all_type='file'
@abc.abstractmethod #定义抽象方法，无需实现功能
def read(self):
'子类必须定义读功能'
pass
@abc.abstractmethod #定义抽象方法，无需实现功能
def write(self):
'子类必须定义写功能'
pass
# class Txt(All_file):
# pass
#
# t1=Txt() #报错,子类没有定义抽象方法
class Txt(All_file): #子类继承抽象类，但是必须定义read和write方法
def read(self):
print('文本数据的读取方法')
def write(self):
print('文本数据的读取方法')
class Sata(All_file): #子类继承抽象类，但是必须定义read和write方法
def read(self):
print('硬盘数据的读取方法')
def write(self):
print('硬盘数据的读取方法')
class Process(All_file): #子类继承抽象类，但是必须定义read和write方法
def read(self):
print('进程数据的读取方法')
def write(self):
print('进程数据的读取方法')
wenbenwenjian=Txt()
yingpanwenjian=Sata()
jinchengwenjian=Process()
#这样大家的使用方法时完全一致的,也就是一切皆文件的思想
wenbenwenjian.read()
yingpanwenjian.write()
jinchengwenjian.read()
print(wenbenwenjian.all_type)
print(yingpanwenjian.all_type)
print(jinchengwenjian.all_type)
补充:
抽象类中既可以包含抽象方法也可以包含普通方法和属性!
这和接口不同,接口仅仅是协议,所以接口中不应该包含任何具体的实现代码!
1.什么是多态
多态指的是一类事物有多种形态
例如:
动物有多种形态:
人，狗，猪
在程序中多态指的是,不同对象可以响应相同方法,并可以有自己不同的实现方式
2.为什么需要多态
案例分析:
import abc
class Animal(metaclass=abc.ABCMeta): #同一类事物:动物
@abc.abstractmethod
def talk(self):
pass
class People(Animal): #动物的形态之一:人
def talk(self):
print('say hello')
class Dog(Animal): #动物的形态之二:狗
def talk(self):
print('say wangwang')
class Pig(Animal): #动物的形态之三:猪
def talk(self):
print('say aoao')
peo=People()
dog=Dog()
pig=Pig()
#peo、dog、pig都是动物,只要是动物肯定有talk方法
#于是我们可以不用考虑它们三者的具体是什么类型,而直接使用
peo.talk()
dog.talk()
pig.talk()
#更进一步,我们可以定义一个统一的接口来使用
def func(obj):
obj.talk()
func(peo)
func(dog)
func(pig)
通过上述案列可以直观的体会到多态的好处,并且它并不是一个新的知识点,python默认就是支持多态的
那么多态的带来的好处是什么?
1.增加了程序的灵活性
以不变应万变，不论对象千变万化，使用者都是同一种形式去调用，如func(animal)
2.增加了程序额可扩展性
通过继承animal类创建了一个新的类，使用者无需更改自己的代码，还是用func(animal)去调用
class Cat(Animal): #动物的另外一种形态：猫
def talk(self):
print('say miao')
def func(animal): #对于使用者来说，自己的代码根本无需改动
animal.talk()
cat1=Cat() #实例出一只猫
func(cat1) #甚至连调用方式也无需改变，就能调用猫的talk功能
say miao
'''
这样我们新增了一个形态Cat，由Cat类产生的实例cat1，使用者可以在完全不需要修改自己代码的情况下。使用和人、狗、猪一样的方式调用cat1的talk方法，即func(cat1)
'''
继承一章中指出,继承为多态提供了不要的支持,所有的动物 cat dog pig 它们都要先继承Animal类,这样一来,才能保证,它们都能响应talk方法,不至于在调用时发生异常;
当然如果子类的设计者,完全按照Animal中规定的内容去实现子类,即使没有继承关系的存在,使用者也一样可以像使用其他对象一样使用这个子类对象, 这需要设计者在设计实现类时更加谨慎!
3.鸭子类型
Python崇尚鸭子类型，即‘如果看起来像、叫声像而且走起路来像鸭子，那么它就是鸭子’
python程序员通常根据这种标准来编写程序。例如，如果想编写现有对象的自定义版本，可以继承该对象
也可以创建一个外观和行为像，但与它无任何关系的全新对象，后者通常用于保存程序组件的松耦合度。
例1：利用标准库中定义的各种‘与文件类似’的对象，尽管这些对象的工作方式像文件，但他们没有继承内置文件对象的方法
#二者都像鸭子,二者看起来都像文件,因而就可以当文件一样去用 class TxtFile: def read(self): pass def write(self): pass class DiskFile: def read(self): pass def write(self): pass
例2：其实大家一直在享受着多态性带来的好处，比如Python的序列类型有多种形态：字符串，列表，元组，多态性体现如下
#str,list,tuple都是序列类型
s=str('hello')
l=list([1,2,3])
t=tuple((4,5,6))
#我们可以在不考虑三者类型的前提下使用s,l,t
s.__len__()
l.__len__()
t.__len__()
len(s)
len(l)
len(t)