Day面向物件
概述
- 面向過程:根據業務邏輯從上到下寫壘程式碼
- 函式式:將某功能程式碼封裝到函式中,日後便無需重複編寫,僅呼叫函式即可
- 面向物件:對函式進行分類和封裝,讓開發“更快更好更強...”
面向過程程式設計最易被初學者接受,其往往用一長段程式碼來實現指定功能,開發過程中最常見的操作就是貼上複製,即:將之前實現的程式碼塊複製到現需功能處。
while True: if cpu利用率 > 90%: #傳送郵件提醒 連線郵箱伺服器 傳送郵件 關閉連線 if 硬碟使用空間 > 90%:#傳送郵件提醒 連線郵箱伺服器 傳送郵件 關閉連線 if 記憶體佔用 > 80%: #傳送郵件提醒 連線郵箱伺服器 傳送郵件 關閉連線
隨著時間的推移,開始使用了函數語言程式設計,增強程式碼的重用性和可讀性,就變成了這樣:
def 傳送郵件(內容) #傳送郵件提醒 連線郵箱伺服器 傳送郵件 關閉連線 while True: if cpu利用率 > 90%: 傳送郵件('CPU報警')if 硬碟使用空間 > 90%: 傳送郵件('硬碟報警') if 記憶體佔用 > 80%: 傳送郵件('記憶體報警')
今天我們來學習一種新的程式設計方式:面向物件程式設計(Object Oriented Programming,OOP,面向物件程式設計)
注:Java和C#來說只支援面向物件程式設計,而python比較靈活即支援面向物件程式設計也支援函數語言程式設計
建立類和物件
面向物件程式設計是一種程式設計方式,此程式設計方式的落地需要使用 “類” 和 “物件” 來實現,所以,面向物件程式設計其實就是對 “類” 和 “物件” 的使用。
類就是一個模板,模板裡可以包含多個函式,函式裡實現一些功能
物件則是根據模板建立的例項,通過例項物件可以執行類中的函式
- class是關鍵字,表示類
- 建立物件,類名稱後加括號即可
ps:類中的函式第一個引數必須是self(詳細見:類的三大特性之封裝)
類中定義的函式叫做 “方法”
# 建立類 class Foo: def Bar(self): print( 'Bar') def Hello(self, name): print( 'i am %s' %name) # 根據類Foo建立物件obj obj = Foo() obj.Bar() #執行Bar方法 obj.Hello('wupeiqi') #執行Hello方法
誒,你在這裡是不是有疑問了?使用函數語言程式設計和麵向物件程式設計方式來執行一個“方法”時函式要比面向物件簡便
- 面向物件:【建立物件】【通過物件執行方法】
- 函式程式設計:【執行函式】
觀察上述對比答案則是肯定的,然而並非絕對,場景的不同適合其程式設計方式也不同。
總結:函式式的應用場景 --> 各個函式之間是獨立且無共用的資料
面向物件三大特性
面向物件的三大特性是指:封裝、繼承和多型。
一、封裝
封裝,顧名思義就是將內容封裝到某個地方,以後再去呼叫被封裝在某處的內容。
所以,在使用面向物件的封裝特性時,需要:
- 將內容封裝到某處
- 從某處呼叫被封裝的內容
第一步:將內容封裝到某處
self 是一個形式引數,當執行 obj1 = Foo('wupeiqi', 18 ) 時,self 等於 obj1
當執行 obj2 = Foo('alex', 78 ) 時,self 等於 obj2
所以,內容其實被封裝到了物件 obj1 和 obj2 中,每個物件中都有 name 和 age 屬性,在記憶體裡類似於下圖來儲存。
第二步:從某處呼叫被封裝的內容
呼叫被封裝的內容時,有兩種情況:
- 通過物件直接呼叫
- 通過self間接呼叫
1、通過物件直接呼叫被封裝的內容
上圖展示了物件 obj1 和 obj2 在記憶體中儲存的方式,根據儲存格式可以如此呼叫被封裝的內容:物件.屬性名
class Foo: def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age obj1 = Foo('wupeiqi', 18) print obj1.name # 直接呼叫obj1物件的name屬性 print obj1.age # 直接呼叫obj1物件的age屬性 obj2 = Foo('alex', 73) print obj2.name # 直接呼叫obj2物件的name屬性 print obj2.age # 直接呼叫obj2物件的age屬性
2、通過self間接呼叫被封裝的內容
執行類中的方法時,需要通過self間接呼叫被封裝的內容
class Foo: def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age def detail(self): print self.name print self.age obj1 = Foo('wupeiqi', 18) obj1.detail() # Python預設會將obj1傳給self引數,即:obj1.detail(obj1),所以,此時方法內部的 self = obj1,即:self.name 是 wupeiqi ;self.age 是 18 obj2 = Foo('alex', 73) obj2.detail() # Python預設會將obj2傳給self引數,即:obj1.detail(obj2),所以,此時方法內部的 self = obj2,即:self.name 是 alex ; self.age 是 78
綜上所述,對於面向物件的封裝來說,其實就是使用構造方法將內容封裝到 物件 中,然後通過物件直接或者self間接獲取被封裝的內容。
練習一:在終端輸出如下資訊
- 小明,10歲,男,上山去砍柴
- 小明,10歲,男,開車去東北
- 小明,10歲,男,最愛大保健
- 老李,90歲,男,上山去砍柴
- 老李,90歲,男,開車去東北
- 老李,90歲,男,最愛大保健
def kanchai(name, age, gender): print "%s,%s歲,%s,上山去砍柴" %(name, age, gender) def qudongbei(name, age, gender): print "%s,%s歲,%s,開車去東北" %(name, age, gender) def dabaojian(name, age, gender): print "%s,%s歲,%s,最愛大保健" %(name, age, gender) kanchai('小明', 10, '男') qudongbei('小明', 10, '男') dabaojian('小明', 10, '男') kanchai('老李', 90, '男') qudongbei('老李', 90, '男') dabaojian('老李', 90, '男')函數語言程式設計
class Foo: def __init__(self, name, age ,gender): self.name = name self.age = age self.gender = gender def kanchai(self): print "%s,%s歲,%s,上山去砍柴" %(self.name, self.age, self.gender) def qudongbei(self): print "%s,%s歲,%s,開車去東北" %(self.name, self.age, self.gender) def dabaojian(self): print "%s,%s歲,%s,最愛大保健" %(self.name, self.age, self.gender) xiaoming = Foo('小明', 10, '男') xiaoming.kanchai() xiaoming.qudongbei() xiaoming.dabaojian() laoli = Foo('老李', 90, '男') laoli.kanchai() laoli.qudongbei() laoli.dabaojian()面向物件
上述對比可以看出,如果使用函數語言程式設計,需要在每次執行函式時傳入相同的引數,如果引數多的話,又需要貼上複製了... ;而對於面向物件只需要在建立物件時,將所有需要的引數封裝到當前物件中,之後再次使用時,通過self間接去當前物件中取值即可。
練習二:遊戲人生程式
1、建立三個遊戲人物,分別是:
- 蒼井井,女,18,初始戰鬥力1000
- 東尼木木,男,20,初始戰鬥力1800
- 波多多,女,19,初始戰鬥力2500
2、遊戲場景,分別:
- 草叢戰鬥,消耗200戰鬥力
- 自我修煉,增長100戰鬥力
- 多人遊戲,消耗500戰鬥力
# -*- coding:utf-8 -*- # ##################### 定義實現功能的類 ##################### class Person: def __init__(self, na, gen, age, fig): self.name = na self.gender = gen self.age = age self.fight =fig def grassland(self): """註釋:草叢戰鬥,消耗200戰鬥力""" self.fight = self.fight - 200 def practice(self): """註釋:自我修煉,增長100戰鬥力""" self.fight = self.fight + 200 def incest(self): """註釋:多人遊戲,消耗500戰鬥力""" self.fight = self.fight - 500 def detail(self): """註釋:當前物件的詳細情況""" temp = "姓名:%s ; 性別:%s ; 年齡:%s ; 戰鬥力:%s" % (self.name, self.gender, self.age, self.fight) print temp # ##################### 開始遊戲 ##################### cang = Person('蒼井井', '女', 18, 1000) # 建立蒼井井角色 dong = Person('東尼木木', '男', 20, 1800) # 建立東尼木木角色 bo = Person('波多多', '女', 19, 2500) # 建立波多多角色 cang.incest() #蒼井空參加一次多人遊戲 dong.practice()#東尼木木自我修煉了一次 bo.grassland() #波多多參加一次草叢戰鬥 #輸出當前所有人的詳細情況 cang.detail() dong.detail() bo.detail() cang.incest() #蒼井空又參加一次多人遊戲 dong.incest() #東尼木木也參加了一個多人遊戲 bo.practice() #波多多自我修煉了一次 #輸出當前所有人的詳細情況 cang.detail() dong.detail() bo.detail()遊戲人生
二、繼承
繼承,面向物件中的繼承和現實生活中的繼承相同,即:子可以繼承父的內容。
例如:
貓可以:喵喵叫、吃、喝、拉、撒
狗可以:汪汪叫、吃、喝、拉、撒
如果我們要分別為貓和狗建立一個類,那麼就需要為 貓 和 狗 實現他們所有的功能,如下所示:
class 貓: def 喵喵叫(self): print '喵喵叫' def 吃(self): # do something def 喝(self): # do something def 拉(self): # do something def 撒(self): # do something class 狗: def 汪汪叫(self): print '喵喵叫' def 吃(self): # do something def 喝(self): # do something def 拉(self): # do something def 撒(self): # do something虛擬碼
上述程式碼不難看出,吃、喝、拉、撒是貓和狗都具有的功能,而我們卻分別的貓和狗的類中編寫了兩次。如果使用 繼承 的思想,如下實現:
動物:吃、喝、拉、撒
貓:喵喵叫(貓繼承動物的功能)
狗:汪汪叫(狗繼承動物的功能)
所以,對於面向物件的繼承來說,其實就是將多個類共有的方法提取到父類中,子類僅需繼承父類而不必一一實現每個方法。
注:除了子類和父類的稱謂,你可能看到過 派生類 和 基類 ,他們與子類和父類只是叫法不同而已。
學習了繼承的寫法之後,我們用程式碼來是上述阿貓阿狗的功能:
class Animal: def eat(self): print "%s 吃 " %self.name def drink(self): print "%s 喝 " %self.name def shit(self): print "%s 拉 " %self.name def pee(self): print "%s 撒 " %self.name class Cat(Animal): def __init__(self, name): self.name = name self.breed = '貓' def cry(self): print '喵喵叫' class Dog(Animal): def __init__(self, name): self.name = name self.breed = '狗' def cry(self): print '汪汪叫' # ######### 執行 ######### c1 = Cat('小白家的小黑貓') c1.eat() c2 = Cat('小黑的小白貓') c2.drink() d1 = Dog('胖子家的小瘦狗') d1.eat()虛擬碼
那麼問題又來了,多繼承呢?
- 是否可以繼承多個類
- 如果繼承的多個類每個類中都定了相同的函式,那麼那一個會被使用呢?
1、Python的類可以繼承多個類,Java和C#中則只能繼承一個類
2、Python的類如果繼承了多個類,那麼其尋找方法的方式有兩種,分別是:深度優先和廣度優先
- 當類是經典類時,多繼承情況下,會按照深度優先方式查詢
- 當類是新式類時,多繼承情況下,會按照廣度優先方式查詢
經典類和新式類,從字面上可以看出一個老一個新,新的必然包含了跟多的功能,也是之後推薦的寫法,從寫法上區分的話,如果 當前類或者父類繼承了object類,那麼該類便是新式類,否則便是經典類。
class D: def bar(self): print 'D.bar' class C(D): def bar(self): print 'C.bar' class B(D): def bar(self): print 'B.bar' class A(B, C): def bar(self): print 'A.bar' a = A() # 執行bar方法時 # 首先去A類中查詢,如果A類中沒有,則繼續去B類中找,如果B類中麼有,則繼續去D類中找,如果D類中麼有,則繼續去C類中找,如果還是未找到,則報錯 # 所以,查詢順序:A --> B --> D --> C # 在上述查詢bar方法的過程中,一旦找到,則尋找過程立即中斷,便不會再繼續找了 a.bar()經典類多繼承
class D(object): def bar(self): print 'D.bar' class C(D): def bar(self): print 'C.bar' class B(D): def bar(self): print 'B.bar' class A(B, C): def bar(self): print 'A.bar' a = A() # 執行bar方法時 # 首先去A類中查詢,如果A類中沒有,則繼續去B類中找,如果B類中麼有,則繼續去C類中找,如果C類中麼有,則繼續去D類中找,如果還是未找到,則報錯 # 所以,查詢順序:A --> B --> C --> D # 在上述查詢bar方法的過程中,一旦找到,則尋找過程立即中斷,便不會再繼續找了 a.bar()新式類多繼承
經典類:首先去A類中查詢,如果A類中沒有,則繼續去B類中找,如果B類中麼有,則繼續去D類中找,如果D類中麼有,則繼續去C類中找,如果還是未找到,則報錯
新式類:首先去A類中查詢,如果A類中沒有,則繼續去B類中找,如果B類中麼有,則繼續去C類中找,如果C類中麼有,則繼續去D類中找,如果還是未找到,則報錯
注意:在上述查詢過程中,一旦找到,則尋找過程立即中斷,便不會再繼續找了
三、多型
Pyhon不支援Java和C#這一類強型別語言中多型的寫法,但是原生多型,其Python崇尚“鴨子型別”。
class F1: pass class S1(F1): def show(self): print 'S1.show' class S2(F1): def show(self): print 'S2.show' # 由於在Java或C#中定義函式引數時,必須指定引數的型別 # 為了讓Func函式既可以執行S1物件的show方法,又可以執行S2物件的show方法,所以,定義了一個S1和S2類的父類 # 而實際傳入的引數是:S1物件和S2物件 def Func(F1 obj): """Func函式需要接收一個F1型別或者F1子類的型別""" print obj.show() s1_obj = S1() Func(s1_obj) # 在Func函式中傳入S1類的物件 s1_obj,執行 S1 的show方法,結果:S1.show s2_obj = S2() Func(s2_obj) # 在Func函式中傳入Ss類的物件 ss_obj,執行 Ss 的show方法,結果:S2.showPython虛擬碼實現Java或C#的多型
class F1: pass class S1(F1): def show(self): print 'S1.show' class S2(F1): def show(self): print 'S2.show' def Func(obj): print obj.show() s1_obj = S1() Func(s1_obj) s2_obj = S2() Func(s2_obj)Python “鴨子型別”
總結
以上就是本節對於面向物件初級知識的介紹,總結如下:
- 面向物件是一種程式設計方式,此程式設計方式的實現是基於對 類 和 物件 的使用
- 類 是一個模板,模板中包裝了多個“函式”供使用
- 物件,根據模板建立的例項(即:物件),例項用於呼叫被包裝在類中的函式
- 面向物件三大特性:封裝、繼承和多型
問答專區
問題一:什麼樣的程式碼才是面向物件?
答:從簡單來說,如果程式中的所有功能都是用 類 和 物件 來實現,那麼就是面向物件程式設計了。
問題二:函數語言程式設計 和 面向物件 如何選擇?分別在什麼情況下使用?
答:須知:對於 C# 和 Java 程式設計師來說不存在這個問題,因為該兩門語言只支援面向物件程式設計(不支援函數語言程式設計)。而對於 Python 和 PHP 等語言卻同時支援兩種程式設計方式,且函數語言程式設計能完成的操作,面向物件都可以實現;而面向物件的能完成的操作,函數語言程式設計不行(函數語言程式設計無法實現面向物件的封裝功能)。
所以,一般在Python開發中,全部使用面向物件 或 面向物件和函式式混合使用
面向物件的應用場景:
- 多函式需使用共同的值,如:資料庫的增、刪、改、查操作都需要連線資料庫字串、主機名、使用者名稱和密碼
class SqlHelper: def __init__(self, host, user, pwd): self.host = host self.user = user self.pwd = pwd def 增(self): # 使用主機名、使用者名稱、密碼(self.host 、self.user 、self.pwd)開啟資料庫連線 # do something # 關閉資料庫連線 def 刪(self): # 使用主機名、使用者名稱、密碼(self.host 、self.user 、self.pwd)開啟資料庫連線 # do something # 關閉資料庫連線 def 改(self): # 使用主機名、使用者名稱、密碼(self.host 、self.user 、self.pwd)開啟資料庫連線 # do something # 關閉資料庫連線 def 查(self): # 使用主機名、使用者名稱、密碼(self.host 、self.user 、self.pwd)開啟資料庫連線 # do something # 關閉資料庫連線# do somethingView Code
2.需要建立多個事物,每個事物屬性個數相同,但是值的需求
如:張三、李四、楊五,他們都有姓名、年齡、血型,但其都是不相同。即:屬性個數相同,但值不相同
class Person: def __init__(self, name ,age ,blood_type): self.name = name self.age = age self.blood_type = blood_type def detail(self): temp = "i am %s, age %s , blood type %s " % (self.name, self.age, self.blood_type) print temp zhangsan = Person('張三', 18, 'A') lisi = Person('李四', 73, 'AB') yangwu = Person('楊五', 84, 'A')View Code
問題三:類和物件在記憶體中是如何儲存?
答:類以及類中的方法在記憶體中只有一份,而根據類建立的每一個物件都在記憶體中需要存一份,大致如下圖:
如上圖所示,根據類建立物件時,物件中除了封裝 name 和 age 的值之外,還會儲存一個類物件指標,該值指向當前物件的類。
當通過 obj1 執行 【方法一】 時,過程如下:
- 根據當前物件中的 類物件指標 找到類中的方法
- 將物件 obj1 當作引數傳給 方法的第一個引數 self