Python基础—面向对象（进阶篇）

通过上一篇博客我们已经对面向对象有所了解，下面我们先回顾一下上篇文章介绍的内容：

上篇博客地址：http://www.cnblogs.com/phennry/p/5606718.html

面向对象是一种编程方式，此编程方式的实现是基于对类和对象的使用；
类是一个模版，模板中包装了多个方法供使用（这里方法就是函数）；
对象，根据模板创建的实例，实例用于调用被包装在类中的函数；
面向对象的三大特性：封装、继承、多态。

今天博客的内容主要介绍：Python类的成员、成员修饰符、类的特殊成员、异常处理和单例模式。下面开始今天的内容：

一、类的成员

类的成员可以分为三大类：字段、方法和属性。

注：所有的成员中，只有普通字段的内容保存对象中，即：根据此类创建了多少对象，在内存中就有多少个普通字段；

其他成员，则都是保存在类中，即：无论对象的多少，在内存中只创建一份。

下面开始介绍类的成员：

（一）、字段

字段包括：普通字段和静态字段，他们定义和使用中有所区别，而最本质的区别是内存中保存的位置不同。

普通字段属于对象
静态字段属于类

class Func():

country = "中国" #静态字段，保存在类里面

def __init__(self,name):

self.name = name #普通字段，保存在对象里

#普通字段访问方法

hn = Func('河南')

print(hn.name)

#静态字段访问方法

print(Func.country)

由上述代码可以看出【普通字段需要通过对象来访问】【静态字段通过类访问】，在使用上可以看出普通字段的归属是不同的。其内部的存储方式类似下图：

在Python中，可以通过类对象指针，找到类的静态字段。

字段的定义规则：

普通字段只能用对象访问；
静态字段用类访问(万不得已的时候可以使用对象访问)，静态字段在代码加载时候，就已经创建。

（二）、方法

方法包括：普通方法、静态方法、类方法三种，三种方法在内存中都归属于类，区别在于调用方式不同。

普通方法：有对象调用；至少一个self参数；执行普通方法时，自动将调用该方法的对象赋值给self;
静态方法：有类调用；无默认参数；
类方法：有类调用；至少一个cls参数；执行类方法时，自动将该方法的类复制给self，即：cls为类名。

class Func():

country = "中国"

def __init__(self,name):

self.name = name

#self.name

def show(self): # 普通方法：由对象去调用执行(方法属于类),至少一个self

print(self.name)

# 静态方法：不依赖任何对象，由类调用执行,任意参数

@staticmethod #创建静态方法的时候要把self去掉，再方法的上面加上@staticmethod

def f1(arg1,arg2):

print(arg1,arg2)

@classmethod #创建类方法，至少一个cls,cls是python自动传入的，

def f2(cls): #cls为类名，是一个类，不是一个字符串

print(cls)

#调用普通方法：

obj = Func()

obj.show()

#调用静态方法：

Func.f1()

#调用类方法：

Func.f2()

相同点：对于所有的方法而言，均属于类(非对象)中，所以在内存中只保存一份；

不同点：方法调用者不同、调用方法时自动传入的参数不同。

（三）、属性

python中属性其实就是普通方法的变种，这里我们介绍三个知识点：属性的基本使用，属性的两种定义方式。

1、属性的基本使用

class Foo:

def func(self):

pass

@property #定义属性

def prop(self):

pass

foo_obj = Foo() #创建对象

foo_obj.func()

foo_obj.prop #调用属性

定义方法：

定义时，在普通方法的基础上添加@property装饰器；
定义时，属性仅有一个self参数；
调用时，无需括号，方法调用时为foo_obj.func() ，调用属性时为foo_obj.prop

注意：属性存在意义是：访问属性可以制造出字段完全相同的假象，属性有方法变种而来，如果python中没有属性，方法完全可以代替其功能。

下面举个例子：

对于主机列表页面，每次请求不可能把数据库中的所有内容都显示到页面上，而是通过分页的功能局部显示，所以在向数据库数据时就要显示指定获取从第m到第n条的所有数据（即：limit m,n）这个分页的功能包括：

根据用户请求的当前页面和总数据条数计算出m和n;
根据m和n去数据库中请求数据。

class Pager:

def __init__(self,current_page):

self.current_page #用户当前请求的页码(第一页、第二页...)

self.per_items = 10 #每页默认显示10条数据

@property

def start(self):

val = (self.current_page -1) * self.per_items

return val

@property

def end(self):

val = self.current_page * self.per_items

p = Pager(1)

p.start #起始值m

p.end #结束值n

从上述可见，Python的属性的功能是：属性内部进行一系列的逻辑计算，最终将计算结果放回。

2、属性的两种定义方式

属性定义有两种方式：

装饰器：在方法上方应用装饰器；
静态字段：在类中定义值为property对象的静态字段。

装饰器的方式：

我们知道python2.*中的类有经典类和新式类，在python3.*中只有新式类，因为现在python3.*在企业中还没有广泛应用，这里先安装python2.*介绍：

#################经典类####################

class Goods:

@property #定义类属性

def price(self):

return "jack"

obj =Goods()

result = obj.price #自动执行@property装饰的price方法，并获取方法的返回值

print(result)

#结果:

jack

python2.*中的经典类，具有一种@property装饰器，如上例；下面来看一下新式类：

#################新式类#####################

class Goods(object):

@property

def price(self):

print('get price')

@price.setter

def price(self,value):

print('set price')

@price.deleter

def price(self):

print('del price')

#调用方法：

obj = Goods()

obj.price #自动执行@property修饰的price方法，并获取方法的返回值

obj.price(123) #自动执行@property.setter修饰的price方法,并将123赋值给方法的参数

del obj.price #自动执行@property.deleter修饰的price方法，将方法删除

注: 经典类中的属性只有一种访问方式，其对应被@property修饰的方法；

新式类中的属性有三种访问方式，并分别对应了被@property、@方法名.setter、@方法名.deleter修饰的方法。

例子：

我们刚才知道了新式类具有三种你访问方式，下面通过属性的访问特点，取出商品的价格，修改商品的价格，和删除商品原价的操作，具体代码如下：

class Goods(object):

def __init__(self):

self.original_price =100 #原价

self.discount = 0.8 #折扣

@property

def price(self):

new_price = self.original_price * self.discount #实际价格 = 原价 * 折扣

return new_price

@price.setter

def price(self,value):

self.original_price = value

@price.deleter

def price(self):

del self.original_price

obj = Goods()

obj.price #获取商品价格

obj.price = 200 #修改商品价格

del obj.price #删除商品价格

静态字段的方式：

property的构造方法中有四个参数：

第一个参数是方法名，调用对象 ● 属性时自动触发执行方法；
第二个参数是方法名，调用对象 ● 属性 = xxx时自动触发执行方法；
第三个参数是方法名，调用del 对象 ● 属性时自动触发执行方法；
第四个参数是字符串，调用对象●属性.__doc__,此参数是该属性的描述信息。

class Goods(object):

def __init__(self):

# 原价

self.original_price = 100

# 折扣

self.discount = 0.8

def get_price(self):

# 实际价格 = 原价 * 折扣

new_price = self.original_price * self.discount

return new_price

def set_price(self, value):

self.original_price = value

def del_price(self):

del self.original_price

PRICE = property(get_price, set_price, del_price, '价格属性描述...')

obj = Goods()

ret =obj.PRICE

print(ret)

obj.PRICE = 200

ret1 =obj.PRICE

print(ret1)

del obj.PRICE

所以，定义属性共用两种方式，分别是【装饰器方式】和【静态字段】，而【装饰器方式】针对经典类和新式类又有所不同。

二、类成员的修饰符

类的所有成员在上一步骤已经做了详细介绍，对于每一个类的成员而言都是有两种形式的：

公有成员：在任何地方都能访问；
私有成员：只有在类的内部才能访问。

私有成员和公有成员的定义不同：私有成员时，前两个字符是下划线（类似：__init__、__call__、__dict__等）

class Foo:

def __init__(self):

self.name #公有字段

self.__name #私有字段

私有成员和公有成员的访问权限不同：

静态字段：

公有静态字段：类可以访问，类内容部也可以访问，派生类中也可以访问；
私有静态字段：仅类内部可以访问。

class C：

name = "jack" #定义公有静态字段

def func(self):

print C.name

class D(C):

def show(self):

print C.name

C.name #类可以直接访问

obj= C()

obj.func() #类内部也可以访问

obj_son = D()

obj_son.show() #派生类也可以访问

class C:

__name = "jack" #定义的私有静态字段

def func(self):

print C.__name

class D(C):

def show(self):

print C.__name

C.__name #这样直接类访问，是无法访问的

obj= C() #类内部的方法调用是可以访问的

obj.func()

obj_son = D()

obj_son.show() #派生类中也是不能访问的

普通字段：

公有普通字段：类可以访问，类内容部也可以访问，派生类中也可以访问；
私有普通字段：仅类内部可以访问。

注意：如果想要强制访问私有字段，可以通过【对象.__类名__私有字段名】访问（如：obj.__C__foo）,但不建议强制访问私有成员。

class C:

def __init__(self):

self.foo = "jack" # 定义公有普通字段

def func(self):

print(self.foo) # 类内部可以直接访问

class D(C):

def show(self):

print(self.foo) #派生类中访问

obj = C()

print(obj.foo) # 通过对象直接访问

obj.func() # 通过调用类中的方法访问

obj_son = D()

obj_son.show()

class Foo:

def __init__(self):

self.__name = "jack" #定义私有普通字段

def func(self):

print(self.__name)

class Bar(Foo):

def show(self):

print(self.__name)

obj = Bar("jack")

obj.show() #私有成员修饰符是无法继承的，只有自己可以访问

obj.func() #通过继承父类的方法是可以访问的

下面介绍一个使用私有成员修改静态方法：

class Func():

country = "中国"

def __init__(self,name):

self.name = name

def show(self):

print(self.name)

@staticmethod

def __f1():

print("jack")

def f2(self):

print(Func.__f1())

obj = Func('jack')

obj.__f1() #直接访问静态方法报错

obj.f2() #在内部调用可以正常访问

三、类的特殊成员

上面介绍了Python的类成员以及成员修饰符，从而了解到类中有字段、方法和属性三大类成员，并且成员名前如果有两个下划线，则表示私有成员，私有成员只能有类内部调用；无论人或者事物往往都有不按套路出牌的情况，Python的类成员也是如此，存在着一些具有特殊含义的成员，下面我们详细介绍一下：

1、doc：表示类的描述信息

class Foo:

"""此类，为学生类"""

def func(self):

pass

print(Foo.__doc__) #输出类的描述信息

2、init：构造方法，通过类创建对象时，自动触发执行。

class Foo:

def __init__(self,name):

self.name = name

self.age = 19

obj = Foo('jack') #创建对象时，会自动触发类中的__init__方法

3、del：析构方法，当对象在内存中被释放时，自动触发执行。

注：此方法一般无须定义，因为python是一门高级语言，程序员在使用时无需关心内存的分配和释放，因为此工作都交给了python解释器类执行，所以析构函数的调用是由解释器在进行垃圾回收时自动触发执行的。

4、__call__：对象后面加括号，触发执行

注：构造方法的执行是由创建对象触发的，即：对象=类名()；而对于__call__方法的执行是由对象后加括号触发的，即：对象()或者类名()()

class Foo:

def __init__(self,name):

self.name = name

self.age = 18

def __call__(self):

print('call')

obj = Foo("jack")

obj() #对象后面加()，会执行call方法

Foo("jack")() #或者类后面加两个括号也是会执行call方法

5、__dict__：获取对象中封装的数据
从上文我们知道，类的普通字段属于对象；类中的静态字段和方法等属于类，即：

class Province:

country = "China"

def __init__(self,name,count):

self.name = name

self.count = count

def func(self,*args,**kwargs):

print("func")

print(Province.__dict__) #获取类的成语,即：静态方法、方法

#结果：

#{'__init__': <function Province.__init__ at 0x000001C3F419D510>, 'country': 'China', '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Province' objects>, '__doc__': None, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Province' objects>, 'func': <function Province.func at 0x000001C3F419D598>, '__module__': '__main__'}

obj = Province('Hebei',1000) #获取对象obj的成员

print(obj.__dict__)

#结果：{'name': 'Hebei', 'count': 1000}

obj1 = Province('beijing',50000) #获取对象obj1的成员

print(obj1.__dict__)

#结果：{'name': 'beijing', 'count': 50000}

6、__module__和__class__

__module__：表示当前操作的对象在那个模块
__class__：表示当前操作的对象的类是什么

#test.py 测试模块

class Foo:

def __init__(self):

self.name = "jack"

from Day8.test import Foo

obj = Foo()

print(obj.__module__) #输出Day8.test 即：输出模块名

print(obj.__class__) #输出<class 'Day8.test.Foo'> 即：输出类

7、__str__：如果一个类中定义了__str方法，那么在打印对象时，默认输出该方法的返回值。

class Foo:

#构造方法

def __init__(self,name,age):

self.name = name

self.age = age

def __str__(self):

return "%s - %s"%(self.name,self.age)

obj1 = Foo('alex',18)

obj2 = Foo('eric',19)

print(obj1)

#直接打印对象，会执行__str__(如果没有调用对象的方法，会直接打印一个内存地址，并不友好，如果定义了__str__方法，会自动执行__str__方法)

print(obj2)

#结果：

alex - 18

eric - 19

8、__getitem__、__setitem__、__delitem__：用于索引操作，如字典，分别为获取、设置和删除。

注：这个模块python2.*和python3.*中有不同之处，python3.*中直接可以通过上述三种方法进行切片操作，而python2.*中需要调用另外三种方法：__getslice__、__setslice__、__delslice__进行切片操作。

python3.*操作方法：

class Foo(object):

def __getitem__(self, key):

print('__getitem__',key)

def __setitem__(self, key, value):

print('__setitem__',key,value)

def __delitem__(self, key):

print('__delitem__',key)

obj = Foo()

result = obj['k1'] # 自动触发执行 __getitem__

obj['k2'] = 'jack' # 自动触发执行 __setitem__

del obj['k1'] #自动触发执行 __delitem__

class Foo:

#构造方法

def __init__(self,name,age):

self.name = name

self.age = age

def __getitem__(self, item):

print(type(item)) #以切片格式取值时，这里的类型为slice

print(item.start) #获取切片的起始位置

print(item.stop) #获取切片的截至位置

print(item.step) #获取切片的步长

return 123

def __setitem__(self, key, value):

print('setitem')

def __delitem__(self, key):

print('delitem')

obj1 = Foo('jack',18)

ret1 = obj1[1:4:2] #以切片的方式取值

obj1[1:4] = [11,22,33,44,55]

del obj1[1:4]

#结果：

<class 'slice'>

1

4

2

setitem

delitem

python2.*执行方法：

class Foo(object):

def __getslice__(self, i, j):

print '__getslice__',i,j

def __setslice__(self, i, j, sequence):

print '__setslice__',i,j

def __delslice__(self, i, j):

print '__delslice__',i,j

obj = Foo()

obj[-1:1] # 自动触发执行 __getslice__

obj[0:1] = [11,22,33,44] # 自动触发执行 __setslice__

del obj[0:2] # 自动触发执行 __delslice__

9、__iter__：用于迭代器，之所以列表、字典、元组可以进行for循环，是因为内部定义了__iter__。

class Foo:

def __iter__(self): #__iter__方法会有一个返回值为迭代器，有yield的为生成器,也可以使用return iter([11,22,33,44])

yield 1

yield 2

obj = Foo()

for item in obj: #当循环一个对象的时候会默认执行类里面的__iter__方法

print(item)

10、__new__和__metaclass__

阅读以下代码：

class Foo(object):

def __init__(self):

pass

obj = Foo() #obj是Foo类实例化的对象

上述代码中，obj是通过Foo类实例化的对象，其实不仅obj是一个对象，Foo类本身也是一个对象，因为在python中一切事物都是对象。

如果按照一切事物都是对象的理论：obj对象通过执行Foo类的构建方法创建，那么Foo类对象应该也是通过执行某个类的构造方法来创建的。

print(type(obj))

print(type(Foo))

#结果：

<class '__main__.Foo'> #表示,obj对象是Foo类创建的

<class 'type'> #Foo类对象是type类创建的

所以，obj对象是Foo类的一个实例，Foo类对象是type类的一个实例，即：Foo类对象是通过type类的构造方法创建的。

那么创建类就有两种方式：

(1)、普通方式

class Foo(object):

def func(self):

print('hello')

(2)、特殊方式(type类的构造函数)

def func(self):

print('hello')

Foo = type('Foo',(object,),{'func':func})

#type第一个参数：类名

#type第二个参数：当前类的基类(父类)

#type第三个参数：类的成员

那么问题来了，类默认是由type类实例化产生的，type类中如何实现的创建类，类又是如何创建对象呢？

类中有一个属性__metaclass__，其用来表示该类由谁来实例化创建，所以我们可以为__metaclass__设置一个type类的派生类，从而查看类创建的过程。

class MyType(type):

def __init__(self, what, bases=None, dict=None):

super(MyType, self).__init__(what, bases, dict)

def __call__(self, *args, **kwargs):

obj = self.__new__(self, *args, **kwargs)

self.__init__(obj)

class Foo(object):

__metaclass__ = MyType

def __init__(self, name):

self.name = name

def __new__(cls, *args, **kwargs):

return object.__new__(cls, *args, **kwargs)

# 第一阶段：解释器从上到下执行代码创建Foo类

# 第二阶段：通过Foo类创建obj对象

obj = Foo()

上面介绍的是__metaclass__方法，下面我们介绍一下__new__方法：

继承自object的新式类才有__new__方法，__new__至少要有一个参数cls，代表要实例化的类，此参数在实例化时有Python解释器自动提供。

注：__new__必须要有返回值，返回实例化出来的实例，这点在自己实现__new__时要特别注意，可以return父类__new__出来的实例，或者直接object的__new__出来的实例。

看网上很多人拿__init__和__new__做对比，大家都知道__init__有一个参数self，其实这个参数就是__new__返回的实例，__init__在__new__的基础上可以完成一些其它初始化的动作，__init__

不需要返回值，若__new__没有正确返回当前类cls的实例，那__init__是不会调用的，即使是父类的实例也不行。

class A(object):

pass

class B(A):

def __init__(self):

print "init"

def __new__(cls,*args, **kwargs):

print "new %s"%cls

return object.__new__(A, *args, **kwargs)

b=B()

print type(b)

#输出：

new <class '__main__.B'>

<class '__main__.A'>

补充：

下面补充两个与类相关的两个内置函数：

1、isinstance(obj, cls) :检查obj是否是cls的对象

class Bar:

pass

class Foo(Bar):

pass

obj = Foo()

#obj,Bar(obj类型和obj类型的父类)的实例

ret = isinstance(obj,Bar) #它既可以判断是不是Foo对象，也可以判断是不是Foo父类的对象

print(ret)

#输出：True

2、issubclass(sub, super) :检查sub类是否是super类的派生类

class Bar:

pass

class Foo(Bar):

pass

ret = issubclass(Foo,Bar)

print(ret)

#输出：True

今天介绍的内容就到这里，以上就是面向对象进阶篇的所有内容，谢谢大家。